а б Рис 2 EMBED PBrush а б Рис

Работа добавлена на сайт samzan.net:

PAGE  5

ЭЦ – Лаб. Занятие 2

t5

Рис.8.

t4

J

Рис .15

S

R

С(Т)

T

Q

Q’

t3

t2

t1

t0

t

t

t

Рис.12.

R

Рис.10.

C

K

S

    T

Q

Q

а)

б)

Рис. 2

EMBED PBrush  

а)

б)

Рис. 5

а)

б)

Рис. 6

в)

Рис. 11

t1

t5

t4

t3

t2

t0

t

t

t

S

R

Q

EMBED Equation.3

Рис. 9

t

С

R

S

Q

EMBED Equation.3

t

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

Рис.14.

EMBED CorelDRAW.Graphic.11  

Рис. 16.

Рис. 17.

Лабораторное занятие №2

Исследование триггеров и регистров

I. Цель занятия

1. Исследование функционирования основных типов асинхронных и синхронных триггеров.

2. Проверка функционирования триггеров согласно таблицам переходов.

3. Исследование функционирования регистров сдвига.

II. Основные теоретические положения

Триггер - простейшая цифровая схема последовательностного типа. У комбинационных схем состояние выхода Y в любой момент времени определяется только текущим состоянием входа X:

Y = F (X).

В отличие от них, состояние выхода последовательностной схемы (цифрового автомата) зависит еще и от внутреннего состояния схемы Q:

Y=F (X, Q).

Другими словами, цифровой автомат является не только преобразователем, но и хранителем предшествующей и источником текущей информации (состояния). Это свойство обеспечивается наличием в комбинационных схемах обратных связей.

Основой последовательностных схем являются триггеры. Триггер имеет два устойчивых состояния: Q=l и Q=0, поэтому его иногда называют бистабильной схемой. В каком из этих состояний окажется триггер, зависит от сигналов на входах триггера и от его предыдущего состояния, т. е. он имеет память. Можно сказать, что триггер является элементарным автоматом.

Тип триггера определяется алгоритмом его работы. В зависимости от алгоритма работы, триггер может иметь установочные, информационные и управляющие входы. Установочные входы устанавливают состояние триггера независимо от состояния других входов. Входы управления разрешают запись данных, подающихся на информационные входы. Наиболее распространенными являются триггеры RS, JK, D и Т-типов.

1. Триггер типа RS

RS-триггер - простейший автомат с памятью, который может находиться в двух состояниях. Триггер имеет два установочных входа: установки S (set — установка) и сброса R (reset - сброс), на которые подаются входные сигналы от внешних источников. При подаче на вход установки активного логического уровня триггер устанавливается в 1 (Q = 1,  = 0), при подаче активного уровня на вход сброса триггер устанавливается в 0 (Q = 0,  = 1). Если подать на оба входа установки (возбуждения) пассивный уровень, то триггер будет сохранять предыдущее состояние выходов: Q=0 ( = 1) либо Q=l ( = 0). Каждое состояние устойчиво и поддерживается за счет действия обратных связей.

Для триггеров этого типа является недопустимой одновременная подача активного уровня на оба входа установки, т. к. триггер по определению не может одновременно быть установлен в ноль и единицу. На практике подача активного уровня на оба установочных входа приводит к тому, что это состояние не может быть сохранено и невозможно определить, в каком состоянии будет находиться триггер при последующей подаче на установочные входы сигналов пассивного уровня.

На рис. 1 показано условное графическое обозначение (УГО) RS-триггера и его изображение в EWB.

Рис.1

Для схемы на рис.1 активным уровнем является уровень логической единицы.

Условия переходов триггеров из одного состояния в другое (алгоритм работы) можно описать табличным, аналитическим или графическим способами. Табличное описание работы RS-триггера (рис.1) представлено в табл.1 (таблица переходов) и табл.2 (таблица функций возбуждения или словарь переходов).

Таблица.1
S	R	Qt+1
0	0	Qt
1	0	1
0	1	0
1	1	х
Таблица.2
Qt	Qt+1	S	R
0	0	0	*
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	*	0

В таблицах использованы следующие обозначения:

Qt - предшествующее состояние выхода;

Q t+1=Q+ - новое состояние, устанавливающееся после перехода (возможно Q t+ 1= Qt);

* - безразличное значение сигнала: 0 или 1;

х - неопределенное состояние.

Аналитическое описание RS-триггера (характеристическое уравнение) можно получить из табл.1, 2 по правилам алгебры логики:

.

2. JK-триггер

Триггер JK-типа имеет более сложную, по сравнению с RS-триггером, структуру и более широкие функциональные возможности. Его отличительной особенностью является то, что при подаче на его информационные входы J и единичных сигналов (J=1, К=1), он устанавливается в состояние, противоположное текущему: Qt+1=Qt. Табличное описание работы JK-триггера представлено в табл.3 (таблица переходов) и табл.4 (словарь переходов).

Таблица 3		Таблица 4
J	K	Qt+1		Qt	Qt+1	J	K
0	0	Qt		0	0	0	*
0	1	0		0	1	1	*
1	0	1		1	0	*	1
1	1			1	1	*	0

Работа JK-триггера описывается характеристическим уравнением:

.

Помимо информационных входов J и К, синхронный JK-триггер имеет вход управления С (этот вход также называют тактирующим или синхронизирующим), а также может иметь асинхронные установочные R и S-входы. Установочные входы имеют приоритет над остальными. Активный уровень сигнала на входе S устанавливает триггер в состояние Q=l, а активный уровень сигнала на входе R - в состояние Q=0, независимо от сигналов на остальных входах.

Варианты JK-триггера с входами установки в нулевое и единичное состояние представлены в виде условного графического обозначения (УГО) по ГОСТ и их изображения в программе EWB приведены на рис. 2 а, б.

Состояние триггера будет изменяться по заднему фронту (спаду) импульса на входе С в зависимости от состояния входов J, К и текущего внутреннего состояния. Временные диаграммы его работы при R=S=0 приведены на рис. 3.

Рис.3.

Все изменения выхода происходят только в момент отрицательного перепада тактового сигнала С. Если J=K=1, то с каждым новым тактовым импульсом выход будет изменять свое значение на противоположное.

3. D-триггер.

D-триггер имеет один информационный вход D (data - данные). Информация со входа D заносится в триггер по положительному перепаду импульса на синхронизирующем входе С и сохраняется до следующего положительного перепада на этом входе триггера. Помимо счетного С и информационного D входов, триггер снабжен асинхронными установочными R и S входами. Установочные входы приоритетны. Они устанавливают триггер независимо от сигналов на входах С и D. Функционирование D-триггера описывается таблицей переходов (табл.5), таблицей функций возбуждения (табл.6) и диаграммами входных и выходных сигналов (рис. 4).

Таблица 5		Таблица 6
D	Qt+1		Qt	Qt+1	D
0	0		0	0	0
			0	1	1
1	Qt		1	0	0
			1	1	1

Рис.4.

Характеристическое уравнение D-триггера:

Qt+1=Dt.

Уравнение показывает, что состояние триггера на (t + 1)-м такте равно входному сигналу в момент, предшествующий тактовому перепаду сигнала С. Условное обозначение D-триггера и его изображение в EWB представлено на рис.5 а), б).

4. Т-триггер (счетный триггер)

На основе JK-триггеров и D-триггеров можно построить схемы, осуществляющие так называемый счетный режим. Такие схемы называют Т-триггерами или счетными триггерами, связывая с этим способ их функционирования.

Функционирование D-триггера описывается таблицей переходов (табл.7) и словарем переходов (табл.8).

Таблица 7		Таблица 8
Т	Qt+1		Qt	Qt+1	Т
0	Qt		0	0	0
			0	1	1
1			1	0	1
			1	1	0

На рис. 6 представлены схемы организации Т-триггера на основе D и JK -триггеров.

В D-триггере счетный режим реализуется при помощи обратной связи, т. е. на вход D подается сигнал с инверсного выхода (см. рис. 6 а). Таким образом, всегда существует неравенство сигнала на входе D и сигнала на выходе Q: если Q=l, то D=0. Следовательно, при каждом положительном перепаде сигнала на счетном входе С1, в соответствии с принципом действия D-триггера состояние выхода будет изменяться на противоположное.

В JK-триггере со входами установки счетный режим реализуется путем соединения входов J и K: J=K=Т (рис. 6 б). В соответствии с таблицей функционирования (табл.3 и 4) при Т=1 под воздействием отрицательного перепада на синхровходе С1 триггер изменяет свое значение на противоположное.

Другой вариант реализации счётного режима работы JK-триггера реализуется путем подачи на входы J и K константы «1»: J=K=1 (см. рис. 6 в).Тогда при каждом отрицательном перепаде сигнала Т на входе С1 состояние триггера изменяет свое значение на противоположное.

Счетный режим триггера, изображенного на рис. 6, а, иллюстрируется временными диаграммами на рис. 7.

Рис.7.

Таким образом, на каждые два входных тактовых импульса Т-триггер формирует один период выходного сигнала Q. Следовательно, триггер осуществляет деление частоты Fт на его входе на 2:     FQ=FT/2, где FQ — частота следования импульсов на выходе триггера.

Регистры

Регистр предназначен для хранения двоичного числа (слова). Поэтому основу его составляют запоминающие элементы — триггеры. В каждом из них должна храниться одна двоичная цифра разряда числа или один бит двоичного многоразрядного кода.

В зависимости от способа ввода и вывода разрядов числа различают регистры параллельные, последовательные и параллельно - последовательные. В параллельном регистре ввод и вывод слова осуществляется в параллельной форме — одновременно всех разрядов. В последовательном разряды числа вводятся и выводятся последовательно. В параллельно-последовательном регистре ввод числа осуществляется в параллельной форме, а вывод — в последовательной, или наоборот.

В параллельных регистрах прием и выдача слов производится по всем разрядам одновременно В последовательных регистрах число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Их называют сдвигающими, т. к. тактирующие сигналы при вводе и выводе слов перемещают их внутри регистра.

Разряды такого регистра соединены последовательно. Каждый разряд выдает информацию в следующий и одновременно принимает новую информацию из предыдущего.

III. Методика выполнения занятия

ЗАДАНИЕ 1. Исследование функционирования асинхронного RS-триггера.

Собрать схему для исследования асинхронного RS-триггера, изображенную на рис.8. Сохранить эту схему в файле «RS-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

Включить схему. Установить триггер в 0 состояние. С помощью ключей S и R потактно подавать на входы триггера значения сигналов согласно табл. 9, фиксировать его состояния, которые занести в эту же таблицу.

Таблица 9
Такты	S	R	Qt	Qt+1
t0	0	0	0
t1	1	0
t2	0	0
t3	0	1
t4	0	0
t5	1	0

Вольтметром измерить значения уровней напряжений на выходах и записать в отчете: при Q = 0, UQ=…, UQ=…, и при Q = 1, UQ=…, UQ=….

Построить временные диаграммы работы триггера по образцу (рис.9).

В отчете представить схему исследования триггера заполненную таблицу 9 и временную диаграмму.

ЗАДАНИЕ 2. Исследование функционирования синхронного RS-триггера.

Собрать схему для исследования синхронного RS-триггера, изображенную на рис.9. Сохранить эту схему в файле «ЛЗ-ЭЦ-№вар \RSС-№вар.ewb».

Уяснить принцип построения и функционирования триггера путем проведения эксперимента.

Для этого включить схему, установить триггер в исходное (единичное) состояние и изменять его состояния последовательной подачей на входы сигналов согласно табл.10.

Составить временные диаграммы работы триггера (рис.11).

В отчете представить схему исследования триггера, заполненную таблицу 10 и временные диаграммы работы триггера. Сравнить работу синхронного и асинхронного триггеров и сделать выводы.

Таблица 10
Такты	S	R	Qt	Qt+1
t0	0	0	1
t1	0	1
t2	0	0
t3	1	0
t4	0	0
t5	0	1

ЗАДАНИЕ 3. Исследование функционирования синхронного J-K-триггера со входами начальной установки S и R.

Собрать схему исследования синхронного J-K-триггера, изображенного на рис.12. Сохранить эту схему в файле «JK-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

Включить схему.

Убедиться, что при воздействии сигналов на установочные входы S и R триггер устанавливается в соответствующие состояния независимо от состояний остальных входов.

Установить триггер в исходное (единичное) состояние. Проверить истинность таблицы функций возбуждения (табл.4), по результатам экспериментов заполнить табл.11.

Таблица 11
Такты	J	K	Qt	Qt+1
t0	0	0	1
t1	0	1
t2	1	0
t3	1	1
t4	0	0
t5	0	1
t6	1	1

Изобразить временные диаграммы работы триггера (рис. 13)для всех комбинаций наборов входных сигналов J, K из табл. 11.

В отчете представить схему исследования триггера, табл.11 и временные диаграммы его работы.

ЗАДАНИЕ 4. Исследование функционирования синхронного D-триггера.

Собрать схему исследования D-триггера, изображенную на рис.14 и сохранить ее в файле «D-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

Установить триггер в исходное (единичное) состояние.

Выполнить моделирование работы триггера и получить временные диаграммы значений его входов для всех комбинаций C, D и выходов Q, Q’согласно табл.12.

Таблица 12
Такты	D	Qt	Qt+1
t0	0	0
t1	1
t2	0
t3	0
t4	1
t5	1
t6	0
t7	0

Проверить соответствие значений выходов триггера его таблице переходов.

В отчете представить схему исследования триггера, табл.12 и временные диаграммы его работы.

ЗАДАНИЕ 5. Исследование функционирования синхронного Т-триггера с входами начальной установки S и R.

Собрать схему исследования синхронного Т-триггера, изображенную на рис.15 и сохранить ее в файле «Т-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

Сформировать последовательность входных сигналов согласно временной диаграмме, представленной на рис.16.

Выполнить моделирование работы триггера и получить временные диаграммы значений его выходов Q и Q.

Проверить соответствие изменений значений выходов триггера его таблице переходов.

В отчете представить схему исследования триггера и временные диаграммы его работы.

ЗАДАНИЕ 6. Исследование функционирования синхронного регистра сдвига на триггерах типа D.

1.  Собрать схему исследования синхронного регистра сдвига вправо на триггерах типа D, изображенную на рис.17. Сохранить эту схему в файле «рег-сд-вправо-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

В схеме использованы следующие обозначения:

D- информационный вход для последовательного ввода данных;

L – разрешающий сигнал последовательной записи данных;

C сигнал поразрядного сдвига данных

1.  Включить схему.
2.  Записать в регистр двоичный код 10110011 и наблюдать процесс последовательной записи и чтения данных.
3.  Собрать схему исследования синхронного регистра циклического сдвига вправо на триггерах типа D. Циклический сдвиг осуществляется путём передачи при сдвиге содержимого младшего разряда регистра в старший.
4.  Сохранить созданную схему в файле «рег-сд-вправо-цикл-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.
5.  Собрать схему исследования синхронного регистра сдвига влево на триггерах типа D Сохранить эту схему в файле «рег-сд-влево-№вар.ewb» каталога ЛЗ-ЭЦ-№вар.

VI. Содержание отчета

1.  Наименование и цель занятия.
2.  Схема исследования асинхронного RS – триггера, заполненную таблицу 9 и временные диаграммы работы триггера.
3.  Схема исследования синхронного RS - триггера, заполненную таблицу 10 и временные диаграммы работы триггера. Сравнить работу синхронного и асинхронного триггеров и сделать выводы.
4.  Схема исследования синхронного JK - триггера, заполненную таблицу 11 и временные диаграммы его работы.
5.  Схема исследования синхронного D - триггера, заполненную таблицу 12 и временные диаграммы его работы.
6.  Схема исследования синхронного Т - триггера и временные диаграммы его работы.
7.  Схемы исследования последовательных регистров сдвига.
8.  Файлы с исследуемыми схемами.

Литература:

1. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата історичних наук Львів ~ Дисерт
2. ТЕМАХ ст. вик. Венедіктов Ю
3. Сетевые принтеры
4. Лабораторная работа КСЕ05 ЛАЗЕР- ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ Цель работы- 1
5. Поняття банкрутства Суб'єкти банкрутства 2
6. Про громадянство та ін
7. тема наймання та обліку персоналу Планування та маркетинг персоналу- Начальник планового відділу з
8. бухгалтерская экспертиза с
9. Теоретические основы финансового менеджмента включает лекции и семинарские занятия
10. TOPIC V- The Verb Ctegories of Tense spect Order Correltion Time nd linguistic mens of its expression1
11. тематически проводящих подобные мероприятия и способных на практике оценить их эффективность
12. практикум Самара Все лабораторные практические работы выполня
13. ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ ПО ИСТОРИИ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ГОСУДАРСТВА И ПРАВА
14. Понятие гражданского правового договора
15.  Вязкость жидкости
16. ва появл органы определяющ
17. еллинских мудрецов
18. Інформаційні системи і технології на підприємств
19. а 1 мл 250 мг- мл ~ 30 грн Blck Widow Clom FrmUS 100 cp х 25 mg-tb 460 грн Epifsi ~ Гонадотропин 5000м
20. Методика визначення розцінок за одиницю продукції в рослинництвіМетодика розрахунку точки беззбитко

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе