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