Этапы проектирования счётчика
Лабораторная работа № 3
Проектирование цифрового автомата на примере счётчика
Цель работы: научиться проектировать автоматы с памятью на примере счётчиков.
Задание:спроектировать синхронный циклический счётчик в обычном двоичном коде с возможностью его реверса и сброса по индивидуальному варианту, который определяет:
1) модуль счёта счётчика: от 4 до 16;
2) тип триггера:
- RS;
- JK;
- D;
- T;
3) базис логических элементов:
- базис Буля (логические элементы НЕ, И, ИЛИ);
- базис Шеффера (логические элементы И-НЕ);
- базис Пирса (логические элементы ИЛИ-НЕ).
Примечания:
1. Синхронность автомата означает, что все его триггеры тактируются синхроимпульсом (тактовым импульсом) C, поэтому триггеры тоже должны быть синхронными, т. е. должны иметь синхровход C. На входы C всех триггеров нужно подавать тактовый сигнал счёта (от тактового генератора или специального ключа); желательно поставить дополнительный переключатель, с помощью которого можно было бы выбирать источник счётного сигнала.
2. Цикличность счётчика означает, что за последним состоянием счётчика должно следовать первое (0), т. е. при окончании счёта счётчик автоматически должен обнулиться и начать счёт заново.
3. Реверс счётчика означает, что он считает в обратном порядке. Прямой или обратный порядок счёта задаётся единственным входом автомата D (Direction – направление), который нужно учитывать в графе и таблице переходов автомата:
- D = 0: счёт в прямом порядке;
- D = 1: счёт в обратном порядке.
4. Сброс автомата означает, что вне зависимости от текущего состояния он сбрасывается в 0 и начинает счёт заново. Вход сброса автомата (Reset) не нужно учитывать в графе и таблице переходов автомата. Если при проектировании счётчика использовать триггеры со входом сброса Reset, то триггеры будут автоматически обнуляться про поступлении сигнала на этот управляющий вход.
5. Модуль счёта M показывает, до какого значения будет считать счётчик. Счётчик, имеющий модуль счёта M = N, считает от 0 до N – 1.
6. Для отображения текущего состояния автомата выходы триггеров нужно подключить к семисегментному индикатору.
Этапы проектирования счётчика
1. Исходное задание функционирования [сформулировать задание на проектирование счётчика с учётом индивидуального варианта].
2. Формализованное задание функционирования [сформировать таблицу кодирования чисел (таблицу состояний) и построить граф (диаграмму состояний) автомата].
3. Минимизация состояний {для счётчиков это не требуется}.
4. Кодирование состояний {это уже сделано в таблице состояний (п. 2)}.
5. Составление таблицы переходов.
6. Определение функций возбуждения триггеров {тип триггера определяется индивидуальным вариантом}.
7. Минимизация функций возбуждения триггеров.
8. Переход к базису логических элементов {базис определяется индивидуальным вариантом}.
9. Составление логической схемы {в среде MultiSim}.
10. Сборка и проверка счётчика {в среде MultiSim}.
По результатам лабораторной работы необходимо составить индивидуальный отчёт с подробным описанием всех этапов проектирования.
Индивидуальные варианты
| Модуль счёта | Тип триггера | Базис логических элементов | Ф. И. О. студента |
| D-триггер T-триггер RS-триггер JK-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} Буля {НЕ, И, ИЛИ} | Арсютов Иванов | |
| Шеффера {И-НЕ} | Викторов | ||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | Матвеев | ||
| RS-триггер JK-триггер D-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | Акмаммедов | ||
| T-триггер RS-триггер JK-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | Майоров | |
| Шеффера {И-НЕ} | Соколов | ||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| D-триггер RS-триггер T-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | Семёнов Дмитрий | ||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | Кондратьев | ||
| D-триггер T-триггер JK-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | Георгиев | ||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | Семёнов Игорь | ||
| D-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| T-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| D-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| T-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| D-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| T-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| D-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} | |||
| T-триггер | Буля {НЕ, И, ИЛИ} | ||
| Шеффера {И-НЕ} | |||
| Пирса {ИЛИ-НЕ} |
Вопросы на защиту
1. Автомат с памятью (определение, структурная схема, отличия от комбинационных цифровых устройств).
2. Асинхронные, синхронные и самосинхронизирующиеся автоматы.
3. Автоматы Мили и Мура.