Układy cyfrowe. Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

Podobne dokumenty
Elektryczna implementacja systemu binarnego.

UTK Mirosław Rucioski

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

Krótkie przypomnienie

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Architektura komputerów Wykład 2

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

CYFROWE UKŁADY SCALONE STOSOWANE W AUTOMATYCE

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Podstawowe układy cyfrowe

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Układy cyfrowe. Najczęściej układy cyfrowe służą do przetwarzania sygnałów o dwóch poziomach napięć:

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Część 3. Układy sekwencyjne. Układy sekwencyjne i układy iteracyjne - grafy stanów TCiM Wydział EAIiIB Katedra EiASPE 1

Układy kombinacyjne 1

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

WSTĘP. Budowa bramki NAND TTL, ch-ka przełączania, schemat wewnętrzny, działanie 2

Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

f we DZIELNIKI I PODZIELNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI Dzielnik częstotliwości: układ dający impuls na wyjściu co P impulsów na wejściu

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

WYKŁAD 8 Przerzutniki. Przerzutniki są inną niż bramki klasą urządzeń elektroniki cyfrowej. Są najprostszymi układami pamięciowymi.

Układy scalone. wstęp układy hybrydowe

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

Elektronika. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W10) Szkoły Policealnej Zawodowej.

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

PRZERZUTNIKI: 1. Należą do grupy bloków sekwencyjnych, 2. podstawowe układy pamiętające

Układy kombinacyjne. cz.2

4. UKŁADY FUNKCJONALNE TECHNIKI CYFROWEJ

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Ćwiczenie 25 Temat: Interfejs między bramkami logicznymi i kombinacyjne układy logiczne. Układ z bramkami NOR. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie 24 Temat: Układy bramek logicznych pomiar napięcia i prądu. Cel ćwiczenia

LABORATORIUM ELEKTRONIKI. Jakub Kaźmierczak. 2.1 Sekwencyjne układy pamiętające

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Zwykle układ scalony jest zamknięty w hermetycznej obudowie metalowej, ceramicznej lub wykonanej z tworzywa sztucznego.

Cyfrowe układy scalone

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Cyfrowe układy sekwencyjne. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

Układy cyfrowe - bramki Instrukcja do ćwiczenia z przedmiotu Komputery w pracach eksperymentalnych

Tranzystor bipolarny wzmacniacz OE

Arytmetyka liczb binarnych

Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

O systemach liczbowych

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Ćwiczenie 27C. Techniki mikroprocesorowe Badania laboratoryjne wybranych układów synchronicznych

Cyfrowe układy scalone

Cyfrowe układy scalone

Odbiór i dekodowanie znaków ASCII za pomocą makiety cyfrowej. Znaki wysyłane przez komputer za pośrednictwem łącza RS-232.

Politechnika Wrocławska, Wydział PPT Laboratorium z Elektroniki i Elektrotechniki

Proste układy sekwencyjne

Przerzutniki. Układy logiczne sekwencyjne odpowiedź zależy od stanu układu przed pobudzeniem

1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 zima Rafał Walkowiak

Opis przedmiotu 3 części zamówienia Zestawy ćwiczeń

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 wykład 3 i 5

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Zbudować 2wejściową bramkę (narysować schemat): a) NANDCMOS, b) NORCMOS, napisać jej tabelkę prawdy i wyjaśnić działanie przy pomocy charakterystyk

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

Układy logiczne układy cyfrowe

LABORATORIUM ELEKTRONIKI UKŁADY KOMBINACYJNE

Układy TTL i CMOS. Trochę logiki

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

Układy Logiczne i Cyfrowe

Inwerter logiczny. Ilustracja 1: Układ do symulacji inwertera (Inverter.sch)

Technika Mikroprocesorowa

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji LABORATORIUM.

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

Transkrypt:

Układy cyfrowe Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

Temat: Bramki logiczne i ich tablice prawdy. Cela kształcenia: Zna symbole graficzne i działania logiczne bramek: Bramka OR; Bramka AND; Bramka NOT - inwerter Bramki; NAND i NOR; Bramka XOR - ExclusixeOR. Potrafi rozpoznać symbole oraz wyjaśnić funkcje podstawowych bramek logicznych stosowanych w technice komputerowej Zagadnienia: Bramka OR. Bramka AND. Bramka NOT. Bramka NOR. Bramka NAND. Bramki XOR, EX-OR Bramkami logicznymi nazywamy układy elektroniczne realizujące funkcje logiczne jednej lub wielu zmiennych. Sygnały wejściowe i wyjściowe bramek przyjmują wartość 0 lub 1. Podstawowe bramki logiczne to: AND, OR, NOT (inwerter), NAND, NOR, XOR. Wszystkie bramki logiczne, z wyjątkiem NOT mogą mieć większą liczbę wejść. Bramki logiczne należą do grupy cyfrowych układów kombinacyjnych. Układów, w których stan wyjść jednoznacznie zależy od aktualnego stanu wejść. Bramka scharakteryzowana jest poprzez nazwę, symbol graficzny, funkcje logiczne, tablicę prawdy.

Nazwa bramki Symbol graficzny Funkcja logiczna Tablica prawdy A Y NOT Y= 0 1 1 0 Bramka NOT (inwerter) realizuje funkcje logiczną nie. Jest to układ zmieniający wartość logiczną sygnału na przeciwną tzn. daje na wyjściu sygnał jeden, gdy na wejściu pojawia się zero i odwrotnie. A B Y 0 0 0 AND Y=AB 0 1 0 1 0 0 1 1 1 Bramka AND czyli funkcja logiczna i, jest to układ iloczynu logicznego, który spełnia następujące funkcje: na wyjściu pojawia się sygnał 1 wtedy i tylko wtedy, kiedy oba sygnały wejściowe posiadają wartość logiczną jeden. A B Y 0 0 0 OR Y=A+B 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Bramka OR czyli funkcja logiczna lub - jest to układ sumy logicznej, który daje na wyjściu sygnał jeden, jeżeli tę wartość ma co najmniej jeden z sygnałów. Oznacza to, że zero pojawia się wtedy i tylko wtedy, kiedy oba sygnały są wartości zero.

A B Y 0 0 1 NAND Y= 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Bramka NAND (funkcja logiczna nie-i ) jest to układ logiczny iloczynu zanegowanego, dający na wyjściu wartość zero wtedy i tylko wtedy, gdy na wejściu wszystkie sygnały mają wartość jeden. A B Y 0 0 1 NOR Y= 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Bramka NOR (funkcja logiczna nie-lub, układ sumy zanegowanej) jest to układ, na którego wyjściu pojawia się sygnał jeden wtedy i tylko wtedy, gdy na wszystkich wejściach istnieje sygnał zero. A B Y 0 0 0 XOR Y= A + B 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Bramka EX-OR, EXCLUSIVE-OR (albo) realizuje różnicę symetryczną. Zadanie do wykonania: Narysuj dwuwejściową bramkę EX-NOR (symbol bramki, tablicę prawdy, funkcją jaką realizuję bramka).

Właściwości operacji logicznych ich realizacja. Cele kształcenia: Zna operacje logiczne. Analizuje działania układów zbudowanych z bramek logicznych. Zagadnienia: Realizacja funkcji za pomocą bramek logicznych Za pomocą odpowiednich połączeń bramek można zrealizować każdą funkcję. Y A B A B C D Reprezentację funkcji w postaci schematu: A*(#A+#B) A #A #A+#B Y=A*(#A+#B)+B*C+#D B C #B B*C D #D #D+B*C

Temat: Układy cyfrowe. Cele kształcenia: Zna podstawowe pojęcia określające układy cyfrowe. Umie wyjaśnić podział podstawowych układów cyfrowych. Zagadnienia: 1. Układy scalone. 2. Układy sekwencyjne i kombinacyjne. 3. Układy synchroniczne i asynchroniczne. 4. Układy bipolarne i unipolarne. 5. Układy monolityczne i hybrydowe. Układy cyfrowe budowane są z konstrukcyjnych elementów takich jak: Bramki i elementy pamięciowe (przerzutniki), Bloki funkcjonalne, układy kombinacyjne, sekwencyjne, pamięci. Złożone układy mogą być wykonywane w zależności od ich zastosowania jako układy sterowania, sygnałowe, specjalizowane procesory.

1. Układ scalony jest półprzewodnikowym kryształem krzemu, inaczej zwanym modułem (ang. chip), zawierającym elektroniczne części, takie jak: tranzystory, diody, rezystory i kondensatory. Elementy te są połączone wewnątrz modułu, realizując żądany układ elektroniczny. Moduł jest zamontowany w ceramicznej lub plastykowej obudowie z przymocowanymi zewnętrznymi końcówkami. Układy scalone klasyfikuje się ze względu na technologie, w jakich zostały wykonane. Do najbardziej popularnych należą następujące technologie:

TTL (bipolarne) (ang. Transistor Transistor Logic), stan niski od 0,2 do 0,8 V, stan wysoki od 2 do 5 V CMOS (unipolarne) (ang. Complementary metal oxide semiconductor), Mogą być zasilane znacznie szerszym zakresem napięć niż TTL (od 2 do 6V) CMOS od 3 do 15 V (AC) ECL (ang. Emiter Coupled Logic), MOS (ang. Metal Oxide Semiconductor). Tranzystory bipolarne, oznaczenie tranzystorów npn, pnp. Przykładowy schemat z tranzystorem NPN.

Układy unipolarne CMOS budowane są na bazie tranzystorów polowych MOS Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe) to takie, w których prąd płynie przez półprzewodnik o jednym typie przewodnictwa. Prąd wyjściowy jest w nich funkcją napięcia sterującego. W obszarze półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S) i drenem (D) tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż tego obszaru umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G). Napięcie przyłożone do bramki zmienia przewodnictwo kanału, wpływając w ten sposób na płynący prąd. W tranzystorach MOSFET bramka jest odizolowana od kanału warstwą dielektryka, a w tranzystorach polowych złączowych (JFET) spolaryzowanym w kierunku zaporowym złączem p-n. Symbole tranzystorów unipolarnych

Tranzystory w różnych typach obudowy Montaż przewlekany (ang. Through-Hole Technology, THT) Tranzystory - montaż powierzchniowy (ang. Surface Mount Technology, SMT) Rezystor (potocznie opornik) jest elementem biernym obwodu elektrycznego. Rezystory służą do ograniczenia prądu płynącego w określonych obwodach, oraz do ustalenia określonego spadku napięć. Parametrem rezystora jest rezystancja oznaczona literą R, którą wyraża się w omach Ω. Na 10 Ω, 100 Ω, 1 kω, 100 kω, 2 MΩ itd. Symbol rezystora Rezystor 5,6 kω. Tolerancja 0,1 % Rezystor 1,5 Ω 5W. Tolerancja 5%

Kod kreskowy rezystorów określający ich rezystancję i tolerancję. Kondensator element pojemnościowy obwodu elektrycznego. Kondensator zbudowany jest z dwóch przewodników rozdzielonych warstwą dielektryka.

Doprowadzone napięcie do okładzin kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. Ze względu na budowę kondensatory dzielimy np. na ceramiczne, zwojowe, elektrolityczne. Parametrem kondensatora jest pojemność oznaczona literą C, którą wyraża się w faradach F. np. 6,8 µf 160 V, 100 µf 16 V. Cewka indukcyjna Dioda prostownicza

Dioda LED Transformator

2. Układy sekwencyjne i kombinacyjne. Układami sekwencyjnymi nazywamy układy cyfrowe, w których stan wyjść zależy od stanu wejść oraz od poprzednich stanów układu. W układach tych oprócz elementów logicznych (kombinacyjnych) występują elementy pamięciowe. Układami kombinacyjnymi nazywamy układy cyfrowe, w których stan sygnałów wyjściowych zależy wyłącznie od bieżącego stanu sygnałów wejściowych. 3. Układy synchroniczne i asynchroniczne Układem synchronicznym nazywamy taki układ cyfrowy dla którego stan wejścia wpływa na stan wyjścia jedynie w pewnych określonych odcinkach czasu pracy układu zwanych czasem czynnym, natomiast w pozostałych odcinkach czasu zwanych czasem martwym, stan wejść nie wpływa na stan wyjścia. Odcinki czasu czynnego i martwego wyznaczane są przez podanie specjalnego przebiegu zwanego przebiegiem zegarowym lub taktującym na wejście zwane wejściem zegarowym lub taktującym. Układem asynchronicznym nazywamy taki układ, dla którego w dowolnym momencie jego działania stan wejść oddziałuje na stan wyjść.

4. Układy bipolarne i unipolarne Układy cyfrowe można podzielić również ze względu na technologię wytwarzania tranzystorów, z których budowane są funktory logiczne. Układy bipolarne TTL zbudowane z tranzystorów bipolarnych. Tranzystory bipolarne, w których prąd przepływa przez złącza półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa (n i p). Zbudowany jest z trzech warstw półprzewodnika o typie przewodnictwa odpowiednio npn lub pnp (o nazwach emiter - E, baza - B i kolektor - C). Charakteryzuje się tym, że niewielki prąd płynący pomiędzy dwiema jego elektrodami (bazą i emiterem) steruje większym prądem płynącym między innymi elektrodami (kolektorem i emiterem). 5. Układy monolityczne i hybrydowe kryterium podziału jest sposób realizacji wewnętrznych elementów biernych i czynnych. W monolitycznych układach scalonych wszystkie elementy (czynne i bierne) wykonane są w monokrystalicznej strukturze półprzewodnika.

Jeden z pierwszych cyfrowych układów scalonych monolitycznych- N 7400 Układy hybrydowe Układy hybrydowe wykonane są z izolatora z naniesionymi warstwami przewodnika i materiału rezystywnego. Warstwy te tworzą układ połączeń elektrycznych oraz rezystory.

Temat: Oznaczenie cyfrowych układów scalonych. Cele kształcenia: Zna parametry elektryczne układów cyfrowych. Rozpoznaje oznaczenia i symbole układów cyfrowych. Zagadnienia: Podział układów ze względu na stopień scalenia. Oznaczenia cyfrowych układów scalonych. Podział układów ze względu na stopień scalenia tzw. skala integracji: Układem scalonym o małej skali integracji - SSI (ang. Small Scale Integration) jest układ zawierający do 10 bramek. Układ scalony o średniej skali integracji - MSI (ang. Medium Scale Intergration) zawiera od 10 do 100 bramek. Układ scalony o dużej skali integracji - LSI (ang. Large Scale Integration) zawiera od 100 do kilku tysięcy bramek. Układy o bardzo dużej skali integracji - VLSI (ang. Very Large Scale Integration). Układy scalone zawierające więcej niż kilka tysięcy bramek.

Superduży stopień scalenia, wielki stopień scalenia, olbrzymi stopień scalenia, SLSI, ULSI (ang. Super Large Scale of Integration, Ultra Large Scale of Integration) oznacza największy stopień scalenia układu elektronicznego w obiegowej klasyfikacji. Układy ULSI zawierają w jednej strukturze krzemowej miliony tranzystorów. Tyle elementów zawierają np. architektury procesorów 32 i 64 bitowych. Oznaczenia cyfrowych układów scalonych - składają się z części literowej i cyfrowej Systemy oznaczania polskich układów scalonych są znormalizowane przez normy: BN-70/3375-15 - Elementy półprzewodnikowe. System oznaczania typów; BN-73/3375-21 -Mikroukłady scalone. System oznaczania typów. Pierwsza litera kodu oznacza technologię wykonania: U - układy półprzewodnikowe, monolityczne, bipolarne H - układy hybrydowe M - układy MOS Druga litera mówi o zastosowaniu: U - układy analogiczne L - układy cyfrowe R - układy inne

Trzecia litera (o ile taka jest) mówi o przeznaczeniu układu: brak litery - powszechne użytkowanie Y - profesjonalny A - specjalny T - profesjonalny o dużej niezawodności Q - specjalny i dużej niezawodności X - prototyp Pierwsza cyfra oznacza temperaturowy zakres pracy: 4 - od -55 do +85 C; 5 - od -55 do +125 C; 6 - od -40 do +85 C; 7 - od 0 do 70 C; 8 - od -25 do +85 C; 1 - inny zakres. Kolejne trzy lub cztery cyfry oznaczają liczbę porządkową, która jest opisywana przez producenta. Dodatkowa litera oznacza charakterystyczną cechę układów. H - układy serii szybkiej L - układy serii małej mocy S - układy serii bardzo szybkiej Ostatnia litera oznacza rodzaj obudowy układu: F - obudowa płaska, metalowa, izolowana od układu; S - obudowa płaska, metalowa, mająca kontakt elektryczny z podłożem układu i wyprowadzeniem masy;

H - obudowa płaska z nieprzewodzącego materiału ceramicznego; J - obudowa dwurzędowa z nieprzewodzącego materiału ceramicznego; N - obudowa dwurzędowa plastikowa; L - obudowa kubkowa, metalowa, o wyprowadzeniach umieszczonych kołowo; K - obudowa czterorzędowa plastykowa; M - obudowa czterorzędowa plastykowa z wkładką radiatorów; P - obudowa czterorzędowa plastykowa z radiatorem bocznym zagiętym; T - obudowa czterorzędowa plastykowa z radiatorem bocznym prostym; R - obudowa inna.

Temat: Przerzutniki. Zagadnienia: 1. Przerzutnik RS. 2. Przerzutnik JK. 3. Przerzutnik D. Przerzutnik (z ang. flip-flop) jest to podstawowy element pamiętający każdego układu cyfrowego, przeznaczonego do przechowywania i ewentualnego przetwarzania informacji. Przerzutnik współtworzy najniższe piętro struktury układu i zdolny jest do zapamiętania jednego bitu informacji. Grupa czterech lub ośmiu połączonych ze sobą przerzutników tworzy następne, wyższe piętro - tzw. rejestr, zdolny już do pamiętania jednego bajta informacji. Przerzutnik ma dwa stany wewnętrzne 1 i 0 reprezentowane przez wyjcie przerzutnika Q (przerzutniki mają również wyjście zanegowane zmieniające stan na przeciwny, np. gdy na wejściu jest 1, na wyjściu zanegowanym otrzymamy 0 i odwrotnie). Zmiana stanu przerzutnika następuje pod wpływem zmiany wartości sygnałów wejściowych.

Ze względu na moment zmiany przerzutniki dzieli się na: Asynchroniczne pracują bez sygnału taktującego, a stan przerzutnika ustala się bezpośrednio w wyniku zmiany stanu wejść. Synchroniczne pracują z udziałem sygnału taktującego, a stan wejść informacyjnych jest przekazywany na wyjście w chwilach występowania określonego poziomu narastającego lub opadającego zbocza sygnału taktującego Opis wyprowadzeń We wszystkich przerzutnikach synchronicznych można wyróżnić następujące wyprowadzenia: wejście (lub wejścia) informacyjne - np. D (ang. Data) wejście synchronizujące, tzw. zegarowe C (ang. Clock) wejścia asynchroniczne - ustawiające Set i zerujące Reset (odpowiednio: 1 i 0 na wyjściu Q) wyjście proste Q wyjście zanegowane Wejścia R/S mają najwyższy priorytet i służą do wymuszenia określonego stanu wyjść niezależnie (asynchroniczne) od poziomów logicznych panujących na pozostałych wejściach informacyjnych czy zegarowych.

W rodzimej literaturze spotyka się różne określenia (a nawet oznaczenia) tego samego funkcjonalnie rodzaju wejść. Dla przykładu wejście ustawiające bywa nazywane wejściem zapalającym, a wejście zegarowe C (CP, CL, CLK, T) - synchronizującym lub taktującym. Oznaczenie przerzutnika asynchronicznego RS zbudowanego z dwóch bramek NOR Sumbol logiczny przerzutnika Przerzutnik RS oparty ona bramkach NOR ma dwa wejścia: S (Set-ustaw) i R (Reset-zeruj) oraz dwa wyjścia : Q i Działa według następujących zasad: S=0 i R=0 stan przerzutnika nie zmienia się; S=0 i R=1 przerzutnik zostaje wyzerowany; S=1 i R=0 następuje zmiana stanu przerzutnika; S=1 i R=1 stan niedozwolony.

Przerzutnik RS zbudowany z bramek NOR przykładowa realizacja i tablica stanów. W tablicy stanów zapisane także poprzednią wartość jednego w wyjść przerzutnika ponieważ jego stan zależy nie tylko od stanu wejść lecz także od jego poprzedniego stanu. Przerzutni jest elementarnym układem pamiętającym. Symbol graficzny przerzutnika Tablica stanów przerzutnika RS Synchroniczny przerzutnik RS zbudowany z dwóch bramek NAND. S (set) - wejście ustawiające R (reset) - wejście zerujące C (clock) - wejście taktujące (zegar) Q wyjście zwykłe wyjście zanegowane

Przerzutnik JK - jest klasycznym przekładem przerzutnika synchronicznego mającego dwa wejścia J i K oraz wyjścia Q i. Przerzutnik JK nie ma stanów wejściowych niedozwolonych. W przypadku podania sygnałów 1 na wejścia J i K jego stan następny będzie negacją stanu aktualnego. J SET Q K CLR Q Przerzutnik D D SET Q CLR Q Przerzutnik D jest jednym z podstawowych przerzutników synchronicznych, zwanym również układem opóźniającym. Przerzutnik ma jedno wejście D służące do przepisywania jego stanu na wyjście Q z opóźnieniem jednego impulsu taktującego. Przerzutnik D składa się z czterech bramek NAND stanowi rozbudowaną wersję przerzutnika RS.

Temat: Liczniki. Liczniki - są to układy sekwencyjne zbudowane są najczęściej z kilku równolegle lub szeregowo podłączonych przerzutników, a jego głównym zadaniem jest zliczenie i pamiętanie impulsów podawanych na wejście zliczające. Licznik z przeniesieniem szeregowym zbudowany z przerzutników JK Jeśli podłączymy do wejścia licznika układ który będzie generował impulsy o zadanej częstotliwości otrzymamy prosty zegar. Dokładność takiego zegara będzie zależała od stabilności generatora i w przypadku generatora kwarcowego możemy otrzymać dokładność rzędu 1/100000 (co odpowiada mniej więcej sekundzie na tydzień).

Schemat układu do pomiaru prędkości. Detektor wykrywa kiedy wózek przecina wiązkę światła. Bramka włącza impulsy zliczane przez licznik. Schemat pojedynczego modułu licznika. Typowy licznik składa się z dekad liczących oraz dekoderów wskaźników siedmiosegmentowych sterujących wyświetlaczami LED. Układ uproszczono stosując układy scalone zawierające licznik i dekoder kodu wskaźnika siedmiosegmentowego.

Komparator. Komparator umożliwia porównanie dwóch liczb n-bitowych i określenie czy są sobie równe, a także która z liczb jest większa, a która mniejsza. Stan logiczny na wyjściach, określa odpowiednio sytuację gdy:,,.

Temat: Sumatory, półsumator. Sumatory -są cyfrowymi układami kombinacyjnymi umożliwiającymi wykonywanie operacji sumowania liczb binarnych. Najprostsze sumatory sumują pojedyncze liczby. Kilka szeregowo lub równolegle połączonych sumatorów może dokonywać obliczeń na liczbach wielopozycyjnych. Dodajna Dodajnik Przeniesienie Suma Przeniesienie Ai Bi Ci-1 Si Ci Sumator realizuje operację dodawania, możliwe jest łączenie ich kaskadowo (sumowanie liczb wielobitowych).

Półsumator jest układem logicznym wykonującym dodawanie dwóch liczb jednobitowych. Półsumator ma dwa wejścia A, B oraz dwa wyjścia S, C. Na wejścia A, B są podawane sygnały odpowiadające bitom dodawanych liczb dwójkowych. Np. dodając dwie jedynki otrzymuje się zero na pozycji S (ang.sum), tj. pozycji sumowania, oraz jedynkę na wyższej pozycji C (ang.carry), tj. pozycji przeniesienia. Poniżej przedstawiono symbol graficzny, tablicę stanów i jedną z możliwych realizacji układowych półsumatora. Symbol graficzny, tabela stanów i jedna z możliwych realizacji półsumatora

Sumator 1bitowy Tabela prawdy dla sumatora ai pierwszy składnik sumy bi drugi składnik sumy ci 1 przeniesienie z poprzedniej pozycji si suma ci przeniesienie a i b i c i-1 s i c i 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

Temat: Rejestry. Rejestry (ang. Register) to układy zbudowane z przerzutników D. Rejestr jest układem cyfrowym służącym do zapamiętywania określonych postaci bitów danych. Każda pozycja rejestru przechowuje 1 bit informacji. Budowa rejestrów opiera się na przerzutnikach i bramkach logicznych połączonych w funkcjonalny układ logiczny. Rejestry stosuje się tam, gdzie występuje potrzeba chwilowego przechowania niewielkiej ilości informacji binarnej. Znajdują zastosowania w konstrukcjach pamięci. Rejestry dzielą się na: szeregowe, równoległe, równoległo - szeregowe, szeregowo równoległe. REJESTR RÓWNOLEGŁY - Informacja jest wpisywana i wyprowadzana równolegle.

REJESTR RÓWNOLEGŁO - SZEREGOWY - Informacja jest wpisywana równolegle a wyprowadzana szeregowo.

Temat: Kodery i dekodery Koder (enkoder) - cyfrowy układ kombinacyjny, którego zadaniem jest zamiana informacji z aktywnego wejścia na postać binarną na wyjęciu. Kodery służą do przedstawienia informacji z tylko jednego aktywnego wejścia na postać binarną. Ponieważ istnieje fizyczna możliwość jednoczesnej aktywacji więcej niż jednego wejścia informacyjnego musi istnieć możliwość "uznania" tylko jednego. Tak powstał enkoder priorytetowy, uznający zawsze najstarsze w hierarchii wejście (ignoruje akcje na pozostałych). Znajduje on zastosowanie np. do wprowadzania informacji z prostej klawiatury i tłumaczenie jej na kod zrozumiały dla układu cyfrowego. Dekoder działa odwrotnie do enkodera tzn. zamienia kod binarny na jego reprezentację w postaci wybranego tylko jednego wyjścia (aktywne 0). W zależności od ilości wyjść (n) nazywa się dekoderem 1 z N.

Temat: Multipleksery i demultipleksery. Multiplekser - ma szereg wejść, jedno wyjście, wejścia sterujące oraz wejścia strobujące. S S Schemat multipleksera i demultipleksera Multiplekser układ kombinacyjny, służący do wyboru jednego z kilku dostępnych sygnałów wejściowych i przekazania go na wyjście. Demultiplekser układ kombinacyjny, posiadający jedno wejście, n wyjść.

Jeśli na wejście strobujące (blokujące, ang. strobe) S podane zostanie logiczne zero, to wyjścia przyjmują określony stan logiczny (zwykle zero), niezależny od stanu wejścia oraz od wejść adresowych ABC. Schemat multipleksera i demultipleksera (z zastosowaniem rzeczywistych układów scalonych). Multipleksery i demultipleksery - ich zastosowaniem jest stworzenie np. toru transmisji danych udostępnianego naprzemiennie. Multiplekser (MPX) - w zależności od kodu wejścia (kod binarny) łączy dany numer wejścia ze wspólnym wyjściem. Demultiplekser (DMPX) działa na odwrót

Temat: Realizacja funkcji logicznych za pomocą bramek. Cele kształcenia: Zna operacje logiczne. Analizuje działania układów zbudowanych z bramek logicznych. Zagadnienia: Realizacja funkcji za pomocą bramek logicznych Za pomocą odpowiednich połączeń bramek można zrealizować każdą funkcję. Y A B A B C D Reprezentację funkcji w postaci schematu: A*(#A+#B) A #A #A+#B Y=A*(#A+#B)+B*C+#D B C #B B*C D #D #D+B*C

Literatura: Przygotowanie stanowiska komputerowego do pracy Tomasz Marciniuk, Krzysztof Pytel, Sylwia Osetek. Urządzenia techniki komputerowej Tomasz Kowalski Wikipedia- wolna encyklopedia internetowa Strona internetowa: http://klub.chip.pl/lipka/budowa/cyfra.htm http://wgan.pl/fizyka/p0002.html Opracował Mirosław Ruciński e-mail: nauczyciel.zsen@gmail.com