МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Національний університет “Львівська політехніка”
Лабораторні роботи № 3 і 3а Дослідження тригерних схем з дисципліни “Архітектура комп’ютерів” Прийняв: __________________ Львів – 2008/09 навч. рік Лабораторні роботи № 3 і 3а. Дослідження тригерних схем Мета роботи - вивчення і дослідження основних структур тригерних пристроїв (RS, D, Т, JК - типів) та реалізація їх на логічних елементах І-НЕ з потенційним представленням інформації. 1.Загальні положення. Функціональні вузли і пристрої ЕОМ синтезуються на основі двох типів логічних схем: комбінаційних (див. лабораторну роботу № 2) і цифрових автоматів. Тригер, як типовий елемент цифрового автомата, це пристрій, що може знаходитись в одному з двох стійких станів і переходить з одного стану в другий під дією зовнішніх сигналів. Зміна стану, як правило залежить не тільки від біжучих значень вхідних сигналів, але і від попереднього стану тригера. Інформація про попередній стан, яка поступає з виходів тригера, разом із зовнішніми сигналами керує його роботою. Тому тригери є пристроями із зворотніми логічними зв'язками і складаються з двох частин: елементу пам'яті (власне тригера) і схеми управління, виконаної, як правило, за допомогою комбінаційної схеми. Схема управління перетворює інформацію, що поступає на її входи хІ,х2,...,хm в комбінацію сигналів, яка діє на входи власне тригера. Логічна функція, що встановлює залежність стану, в який переходить тригер з біжучого стану при дії на нього заданих сигналів управління, називається функцією переходів тригера. Функції переходів задаються логічними формулами або у вигляді таблиць. В таблиці містяться значення інформаційних та синхросигналів на вході тригера, а також значення вихідних сигналів (внутрішніх станів тригера) після закінчення дії синхросигналу. Закон функціонування тригера може бути заданий і у вигляді характеристичного рівняння логічної функції виду: Qn+1=f(Qn, xin), і=1,2,…,m, (1) де Qn+1-стан тригера після закінчення дії синхросигналу в момент tn+1; Qn- стан тригера до приходу синхросигналу; xin значення сигналу на інформаційному вході в момент tn. Між таблицею переходів і характеристичним рівнянням існує взаємно однозначна відповідність, тобто від таблиці переходів зажди можна перейти до характеристичного рівняння шляхом виводу ДДНФ з таблиці. По рівню вхідного сигналу тригери поділяються на тригери з прямими входами (запис інформації відбувається рівнем "1") та з інверсними входами (запис інформації відбувається рівнем "0") і вхід відмічається знаком інверсії. Крім того, тригери бувають одно- та двотактними. В однотактних тригерах запис відбувається по передньому фронту сигналу запису, а в двотактних - по задньому, тобто в момент закінчення дії сигналу запису. В свою чергу, всі тригери поділяються на синхронні та асинхронні. В асинхронних тригерах запис інформації відбувається в будь-який момент часу, а в синхронних - тільки при наявності синхросигналу. 2. Порядок виконання роботи. 2.1. Ознайомилися з теоретичною частиною роботи і лабораторним тендом. 2.2. Отримали від викладача елементи, необхідні для виконання роботи- мікросхеми К155ЛА3 і К155ТМ2, а також з’єднувальні провідники. 2.3. Нарисували схеми комутації мікросхеми К155ЛАЗ і Л155ТМ2 на стенді для виконання дослідів лабораторної роботи (рис. 1 і 2).  EMBED Visio.Drawing.6 
 а) б) Рис. 1. Мікросхема К155ТМ2 (два D-тригери). а)-структурна схема одного D-тригера К155ТМ2; б)-функціональна схема К155ТМ2; Паспортні дані К155ЛА3: Uж = +5 В (5%), Кзор = Коб = 10, U1вих ≥ 4 В; U0вих ≤ 0,1 В; Uпор = 1,5 В; І0вх = 0,8 мА.  EMBED Visio.Drawing.6 
 Рис. 2. Функціональна схема і паспортні дані мікросхеми К155ЛА3. 2.4. Опис і схеми комутації мікросхеми К155ТМ2 (рис. 1). Мікросхема К155ТМ2 включає два незалежних D-тригери, що мають загальну тину живлення. У кожного тригера є входа D, S, R, а також вихода Q i Q (рис.3). Входи S і R - асинхронні, тому що вони змінюють стан тригера незалежно від сигналу на тактовому вході; активний рівень для них низький. Асинхронне встановлення погрібного стану рівнів на виходах отримаємо, коли на входи S і R подаємо взаємнопротилежні логічні сигнали. В цей час входи С і D відключаються. Якщо на входи S і R тригерів ТМ2 одночасно подається напруга низького рівня стан виходів (Q і Q виявиться невизначеюш. Завантажити в тригер вхідщ рівні В або Н (1 або 0) можна якщо на входи S і R подати напругу високого рівня. Сигнал з входу D передається на виходи Q і Q по додатньому перепаду імпульса на тактовому вході С (від Н до В). Для того, щоб тригер перемикався правильно (тобто відповідно до таблиці 7), рівень на вході D потрібно зафіксувати заздалегідь перед приходом тактового перепадy. Захисний час повинен перевищувати час затримки розповсюдження сигналу в тригері. 2.5. При роботі в статичному режимі для контролю станів тригера до виходів підключили індикаторні світлодіоди (свічення світлодіода означає стан "1"). Для запуску тригера по входах R i S використовували тумблерні регістри, по входу С - формувач одиночних імпульсів додатної полярності. Для дослідження D-тригерів і JK-тригерів на інформаційні входи подавати сигнали з тумблерних регістрів, а на входи С – з формувача одиночних сигналів додатної полярності. 2.6. Зібрали схему асинхронного RS-тригера на елементах 2"I-НІ". Дослідили його в статичному режимі і склали таблицю станів.  EMBED Visio.Drawing.6 
б) Рис. 3. Схема (а) і умовне графічне позначення (б) асинхронного RS-тригера з інверсними входами на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ"). Таблиця 1. Стани асинхронного RS-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ"). 2.7. Зібрали синхронний RS-тригер на елементах 2"І-НІ". Дослідили його в статичному режимі і склали таблицю станів.  EMBED Visio.Drawing.6 
 Рис. 4. Схема (а) і умовне графічне позначення (б) синхронного RS-тригера з прямими входами на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел.- 2"I-НІ"). Таблиця 2. Стани синхронного RS-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ"). 2.8. Зібрали синхронний D-тригер на елементах 2"І-НІ". Дослідили його в статичному режимі і склали таблицю переходів.  EMBED Visio.Drawing.6 
 Рис. 5. Схема (а) і умовне графічне позначення (б) D-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ"). Таблиця 3. Стани D-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ") 2.9. Зібрали Т-тригер на елементах "2І-НІ".Дослідили його в статичному режимі і склали таблицю переходів. На вхід сигнал подавали через RC-ланку, що забезпечило короткий за тривалістю вхідний імпульс.  EMBED Visio.Drawing.6 
 Рис. 6. Схема однотактного Т-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ"). Таблиця 4. Стани Т-тригера на основі мікросхеми КІ55ЛА3 (4ел. - 2"I-НІ") 2.10. Дослідили в статичному режимi D-тригер (м/с К155ТМ2). Склали таблицю переходів.  EMBED Visio.Drawing.6 
 Рис. 7. Cхема одного D-тригера КІ55ТМ2. Таблиця 5. Стани D-тригера мікросхеми КІ55ТМ2. 2.11. Дослідили в статичному режимi Т-тригер на основі D-тригера (м/с К155ТМ2). Для цього переводимо D-тригер в режим роботи Т-тригера за рахунок з’єднання інверсного виходу Q з D-входом. Склали таблицю переходів. Таблиця станів відповідає п. 2.9. Висновок: В цій лабораторній роботі ми ознайомились з будовою і роботою тригерів, синтезували їх на основі логічних ІMС та дослідили їх роботу.