1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

Transkrypt

1 .Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych.. Przerzutniki synchroniczne Istota działania przerzutników synchronicznych polega na tym, że zmiana stanu wewnętrznego powinna nastąpić w ściśle określonych chwilach, wyznaczonych impulsami zegarowymi c( clock). o projektowania automatów sekwencyjnych synchronicznych używa się najczęściej przerzutników typu, JK. - Przerzutnik typu Q CLK Q Rys. Symbol graficzny przerzutnika Przerzutnik ma jedno wejście wpisujące (data). ziałanie przerzutnika można prześledzić z tablicy przejść (tab. ) i funkcji wzbudzeń (tab. ). Tablica Tablica zależności przerzutnika (tablica przejść) Q Tablica Funkcja wzbudzeń przerzutnika t t+ Q > Q > > > > Przerzutnik nie zmienia swego stanu dla gdy =. Natomiast gdy = następuje wpisywanie i przerzutnik wchodzi w stan... Projektowanie układów synchronicznych Proces projektowania automatu rozpoczyna się od analizy jego zapisu słownego. Z opisu tego wynika liczba wejść i wyjść oraz liczba stanów którymi można określić ten układ. Narzędziem pomocniczym może być graf automatu. Algorytm postępowania jest następujący: - minimalizacja liczby stanów automatu, - zakodowanie tablicy przejść i wyjść, - wybór typu przerzutników, - znalezienie funkcji wzbudzeń przerzutników, - znalezienie funkcji wyjść.

2 Regulator logiczny WE WY bramki i Rejestry Qi C Rys. Schemat układu sekwencyjnego synchronicznego Na rys. przedstawiono typową strukturę automatu sekwencyjnego synchronicznego. Podstawowe elementy układu to rejestr oraz tzw. regulator logiczny. Rejestrem jest nazywany układ logiczny służący do przechowywania i odtwarzania informacji zakodowanej w postaci dwójkowej. (Rejestrem nazywamy zespół przerzutników typu o wspólnym wyjściu zegarowym i dostępnych z zewnątrz wszystkich wejściach i wyjściach Q). Regulator logiczny jest układem kombinacyjnym zawierającym strukturę zależności opisujących wejścia przerzutników od ich wyjść i wejść układu. Przykład Zaprojektować synchroniczny dzielnik częstotliwości przez 3, zawierający dwa przerzutniki typu. Tablica 3 Numer impulsu S S S 3 - Tablica 4 Tablica wzbudzeń Q Q - Tablice wzbudzeń dla przerzutników i przedstawiono poniżej.

3 Tablica 5 Tablice wzbudzeń dla przerzutnika. Q Q - = + () Q Q Tablica 6 Tablice wzbudzeń dla przerzutnika. Q Q - () Q Q CLK Q CLK Q Rys. 3 Schemat układu dzielnika częstotliwości przez 3.3. Automaty standardowe Automaty standardowe są często stosowane jako elementy składowe większych projektów. o podstawowych automatów standardowych zaliczamy liczniki i rejestry. - Liczniki Licznikami nazywa się układy logiczne służące do zliczania liczby impulsów podanych na ich wejścia zliczające. Licznik zawiera pewną liczbę n przerzutników odpowiednio ze sobą połączonych. Liczba n określa maksymalną pojemność licznika n. Po zapełnieniu swojej pojemności licznik wraca do stanu początkowego. ługością cyklu S ( n ) nazywa się liczbą stanów licznika. Jeśli licznik ma m wyróżnionych stanów, to określa się go jako licznik modulo S. Liczniki określa się także jako układy zliczające sygnały wejściowe, a w niektórych przypadkach impulsy zegarowe. Liczniki znajdują szerokie zastosowanie do bezpośredniego zliczania impulsów. Mogą służyć do pomiaru częstotliwości, dzielenia przez N.

4 Przykład Zaprojektować układ zliczający pięć kolejnych stanów -5 pod wpływem sygnału sterującego x=. o realizacja układu zastosować przerzutniki typu. Q x licznik modulo 6 Q Q Rys. 4 Symbol graficzny licznika modulo 6 x x= S S S S S 5 S x= S S3 S S3 S4 S 4 S4 S5 S S5 S S 3 Rys. 5 Graf licznika modulo 6 z przykładu Tablica 7 Siatki Karnaugha Q i t+ ( i ) Q Q Q x Q Q Q x Q Q Q x Q x Q + Q x+ Q Q Q + Q x+ Q Q x (3) - Szczególne typy liczników o szczególnych typów licznika zaliczamy: - licznik pierścieniowy, - licznik w kodzie Johnsona, - licznik łańcuchowy. Licznik pierścieniowy Licznik pierścieniowy jest rodzajem rejestru przesuwającego, w którym krąży tylko jedna jedynka (lub zero) w takt impulsów zegarowych. Liczba przerzutników jest równa okresowi licznika. Każdy stan rejestru jest powtarzany po określonej liczbie impulsów wejściowych.

5 Przykład Zaprojektować licznik pierścieniowy zliczający do 4 według programu przedstawionego w tablicy 8. Tablica 8 Cykl pracy automatu sekwencyjnego Q Q Q Q 3 3 Tablica 9 Siatki Karnaugha Q i t+ ( i ) Q Q Q Q Q Q 3 Q Q Q Q Q Q - - Q Q 3 Q Q Q Q Q Q (4) Q Q 3 Q 3 Q Q c c Q c Q c Q 3 zegar Rys. 6 Realizacja licznika pierścieniowego

6 Q 3 c Rys. 7 Schemat zastępczy licznika pierścieniowego Licznik w kodzie Johnsona Jest to układ w którym dla 4 przerzutników otrzymujemy sekwencję 8 stanów. W każdym kolejnym takcie występuje stan różniący się tylko o jeden od poprzedniego (np. zmiana na ). W zależności od stanu początkowego otrzymujemy różną sekwencję 8 stanów. Układ ten nazywamy także licznikiem liczącym do ośmiu. Licznik łańcuchowy Jest to układ w którym długość sekwencji znaków wynosi n - dla n przerzutników. Nie występuje w tym układzie jedynie stan samych zer na wyjściu. la układu 4 przerzutników otrzymujemy 5 stanów bez stanu. II. Ćwiczenia laboratoryjne. Zrealizować, korzystając z przerzutników typu i bramek, układy przedstawione na rys. 3 i rys. 6. Zaprojektować licznik w kodzie Johnsona i licznik łańcuchowy. Zrealizować te układy fizycznie, korzystając z przerzutników typu i bramek.