Демультиплексор осуществляет выдачу на выходе сигнала одного из информационных каналов в зависимости от содержания адреса
УГО
Раздел 2
Конечные автоматы с малым объемом памяти(последовательные устройства)
КА (ПЦУ)- это цифровое устройство, в котором значения выходного сигнала Yj в данный момент времени определяется не только значением входных сигналов Xi в данный момент времени, но и тем значением, которое было на предыдущем интервале.
Примеры КА: триггеры, регистры, счетчики
Асинхронные (RS) и синхронные (RSC) триггеры.
Учебные вопросы:
1.Общее сведенье о триггерах
2.Асинхронный триггер
3.Синхронный триггер
1 вопрос:
Триггер- это цифровое устройство последовательного типа(обладает памятью) с двумя устойчивыми состояниями равновесия и предназначенное для записи, хранения и считывания одного бита информации.
Устойчивое состояние, когда на выходе триггера 1 или 0 удерживаются при постоянной подаче на вход определенной комбинации. Т.е. триггер может находиться в единичном или нулевом состоянии (Q=1,Q=0)(Q=1,Q=0). Равенство значений Q и Q будет определяться, как запрещенное состояние для триггера.
Классификация триггеров:
1.по способу записи информации
А) асинхронные триггеры- информация записывается в любой момент времени и значения на выходе триггера определяется только входными информационными сигналами
Б) синхронные триггеры(тактируемые) имеют кроме информационных входов синхровход (разрешающий сигнал). Срабатывание триггера происходит при подаче синхроимпульсов, а значение выходного сигнала определяется комбинацией информационных входных сигналов.
2.по логике работы:
А)триггеры установочные (RS триггеры), которые являются составной частью более сложных триггеров (JK, D- триггеров) и предназначены для начальной установки триггера
Б)триггеры со счетным входом(Т- триггеры) применяются в счетчиках
В) триггеры задержки информации(D- триггеры)
Г)универсальные JK- триггеры, которые могут выполнять перечисленных ранее триггеров
Основными характеристиками триггера являются:
1.быстродействие (кол-во переключений в единицу времени)
2.нагрузочная способность(кол-во логических элементов, которые могут подключаться к выходам триггера).
2 вопрос:
Асинхронный RSC триггер с инверсными входами.
Когда активный переключающий сигнал 0
S(set) для установки триггера в единичное состояние.
R(reset) для установки триггера в нулевое состояние
Определения триггеров с прямыми и инверсными входами:
Триггер с прямыми входами
УГО
Когда активным переключающим сигналом является 1
Схема триггера с инверсными входами
Таблица переключения работы триггера:
| Sn | Rn | Qn-1 | Qn | Q-n |
| - | - | |||
| - | - | |||
Qn=Q-n -запрещенное состояние
Запись 1
Запись 0
хранение
 | |
 |
Математическая запись работы триггера:
Qn= Sn v R-Qn-1
Схема триггера с прямыми входами
В триггерах (RSC,T,D,JK) применяются 2 способа синхронизации:
1)статическая синхронизация, когда импульсом является наличие постоянного напряжения.
2)динамическая синхронизация, когда импульсом является наличие перепада напряжения
Триггеры бывают двухтактные, когда требуется наличие и переднего и заднего фронта:
Двухтактные:1-0-1 задний – передний
передний – задний
исследуем RSC триггер с прямыми входами и статической синхронизацией
УГО
Схема
Примечание: любой синхронный триггер в отсутствии синхронизации находиться в режиме хранения
Таблица переключений RSC – триггера
| Сn | Sn | Rn | Qn-1 | Qn | Q-n | Сост.триггера |
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Хранение | ||||||
| Запись «0» | ||||||
| Запись «0» | ||||||
| Запись «1» | ||||||
| Запись «1» | ||||||
| - | - | Запрещ.сост. | ||||
| - | - | Запрещ.сост. |
Триггер задержки(D - триггер)
Назначение: задерживает цифровую информацию на один такт(половина синхронизации С). На выходе триггера выявляется тот логический сигнал(1 или 0), который был на входе на предыдущем интервале.
УГО D- триггера
USA
Eвро
R, S – установочные входы
Характеристика: асинхронные, приоритетные по отношению к D входу(информационный вход) и предназначенные для начальной установки триггера.
Таблица переключений D – триггера
| Сn | Dn | Qn-1 | Qn |
| Qn-1 | |||
| Qn-1 |
Хранение
Задержка на
1 такт синхронизации
Примечание: D триггер не имеет запрещенного состояния, однако, если использовать установочные входы, то запрещенное состояние может быть за счет комбинации сигналов на установочных входах.
Универсальный JK- триггер
Работает как JK RS RSC D T триггеры, поэтому называется универсальный.
Синхронный:
УГО(USA)
Таблица переключений
| Сn | Jn | kn | Qn-1 | Qn | Сост.триггера |
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Хранение | |||||
| Запись «0» | |||||
| Запись «0» | |||||
| Запись «1» | |||||
| Запись «1» | |||||
| Инверсия предыд.сост. | |||||
| Инверсия пред.сост. |
Счетный Т – триггер
Синхронный и предназначен для построения счетчиков
УГО
Промышленно не выпускается, но используют режим счетного Т- триггера в D,JK- триггерах
Таблица переключений Т- триггера
В Т- триггерах при поступлении синхросигнала на выходе Q триггера сигнал инвертируется, т.е. при поступлении очередного синхроимпульса осуществляется инверсия предыдущего состояния.
| Сn | Jn | Kn | Qn-1 | Qn |
Примечание: D – триггер можно получить,используя JK- триггер при следующем подключении.
Примечание: T –триггер можно собрать с использованием программирования логических интегральных схем (ПЛИС).
Регистры
Учебные вопросы:
назначение и классификация регистров.
синтез регистров(регистры памяти, сдвига, реверсивные регистры)
1вопрос.
Регистром называется последовательное цифровое устройство(ПЦУ) предназначенное для хранения небольших объемов информации и преобразование над n-разрядным двоичным кодом.
Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, как правило D- триггеров, число которых соответствует разрядности регистра.
А7 А6 А5 А4 А3 А2А1 А0
Регистр
Аккумул.
Восьми разрядный
Преобразования в регистрах:
1. обмен информации между регистрами(пересылка данных)
2. поразрядные логические операции
Логические операции осуществляются поразрядно
Ак
Ак
(рез AND)
^ =
В
Cдвиг слова влево или вправо
Сдвиг слова влево на 1 разряд-умножение содержимого на 2
Сдвиг слова вправо на 1 разряд- деление содержимого на 2
сдвиг на 1 разряд влево
cдвиг вправо на 1 разряд
установка регистра в начальное состояние
УГО
Классификация регистров.
В зависимости от содержания выполняемых операций в регистре, регистры бывают:
1)с параллельным приемом и параллельной выдачей информации. На этом принципе выполнено ОЗУ
2)с параллельным приемом и последовательной выдачей информации.
3)с последовательным приемом и параллельной выдачей информации.
Синтез регистров
Принцип синтеза регистров: все регистры состоят из одинаковых блоков, количество которых определяется разрядом регистра. Каждый блок включает триггер(D- триггер) и сравнительно простое КЦУ. Следовательно, синтез регистра сводиться к синтезу 1 блока с учетом связи между ними.
регистры памяти(регистры с параллельным приемом и параллельной выдачей информации)
Рассмотрим схему 4-х разрядного регистра памяти:
2)Регистры сдвига (регистры с последовательным приемом и параллельной выдачей информации)
Таблица переключений регистра сдвига без ОС
| № | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
Реверсивный регистр
Это регистр, в котором информация сдвигается как влево, так и вправо.
Рассмотрим регистры сдвига с обратными связями:
· Если соединить выход любого разряда регистра с входом, то получим кольцевой регистр, в котором информация будет перемещаться по кольцу.
УГО
· Кольцевой регистр с перекрестной обратной связью, когда в цепи обратной связи включен инвертор:
УГО:
· Кольцевой регистр с логической обратной связью
Это регистр, в цепи обратной связи которого включено логическое устройство. В нашем примере логическим устройством является сумматор по модулю 2.
УГО:
· Регистр сдвига самовоcстановления
Рассмотрим одну из возможных схем регистра самовосстановления: данная схема обеспечивает перемещение по кольцу 1, т.е. наличие унитарного кода.
Лекция
