Демультиплексор (разъединитель сигналов-каналов)

 

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 являетсясумматор 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