Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Синтез ЦА з використанням лічильника імпульсів.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Автоматизовані Системи Управління
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Розрахунково - графічна робота
Предмет:
Комп’ютерна схемотехніка
Група:
КН-2
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „ Львівська політехніка “
Кафедра АСУ
Звіт
про виконання графічно-розрахункової роботи
з курсу „Схемотехніка комп'ютерів” на тему
«Синтез ЦА з використанням лічильника імпульсів»
Виконав:
Ст.гр. КН-2
Перевірив:
Львів-2005
Зміст
Теоретичні відомості.
Таблиця функціонування ЦА.
Часова діаграма станів виходів ЦА.
Граф переходів станів ЦА.
Таблиця переходів станів ЦА.
Характеристична таблиця роботи тригера.
Карти Карно тригерів.
Логічні функції виходів лічильника.
Структурна і принципова схема ЦА.
Висновки.
Технічне завдання
Синтезувати цифровий автомат з використанням лічильника імпульсів, послідовність станів якого відповідає послідовності цифр у вашій заліковій книжці:
а) якщо передостання цифра парна, то з використанням ІС ТТЛШ, якщо непарна – з використанням ІС КМОН;
б) якщо остання цифра парна, то на D-тригерах, якщо непарна, то на JK-тригерах.
№ залікової книжки – 0308311
EMBED Visio.Drawing.6
Цифровий автомат потрібно виконати на основі 4-розрядного лічильника, оскільки для представлення максимальної цифри залікової книжки (8) у двійковому коді необхідно чотири розряди.
Рис.1. Блок-схема цифрового автомата.
Основні поняття теорії автоматів.
Автомат називається скінченим [+], якщо множина його внутрішніх станів і множина значень вхідних сигналів - скінченні множини.
Цифровий автомат - це пристрій для перетворення цифрової інформації.
Математична модель цифрового автомата (ЦА) є абстрактний автомат, який задається сукупністю шести об’єктів:
Вхідний алфавіт X автомата:
Х={x1(t), x2(t), . . . , xn(t)};
Вихідний алфавіт Y автомата:
Y={y1(t), y2(t), . . . , yk(t)};
Довільна множина Q станів автомата:
Q={q1(t), q2, (t), . . . , qs(t)};
Початковий стан автомата q0 як елемент множини Q:
q0(t)Q;
Функція (q, x), тобто функція переходу автомата з одного стану в інший;
Функція (q, x), тобто функція виходів автомату.
В початковий момент часу t0 автомат знаходиться в стані q0. В кожний момент часу t ЦА здатний прийняти вхідний сигнал x(t) і видати відповідний вихідний сигнал y(t).
Поняття стан автомату використовується для опису системи, виходи яких залежать не тільки від вхідних сигналів в даний момент часу, але і від деякої передісторії, тобто сигналів, які поступили на входи системи раніше.
По відношенню до часу ЦА діляться:
а) синхронні, де зміни ЦА пов’язані із генератором синхросигналів, який відає імпульси через рівні проміжки часу;
б) асинхронні, де зміни ЦА не визначені строго в часі пов’язані лише до деяких подій.
В теорії автоматів найбільш повно описані синхронні автомати [1].
Існують дві можливості реакції вихідного сигналу ЦА на дію вхідних сигналів;
Якщо вихідний сигнал однозначно залежить від вхідного сигналу і попереднього стану ЦА, то такий автомат називається автоматом першого роду або автоматом Мілі [2].
Якщо вихідний стан не залежить від значень вхідних сигналів, а тільки від стану ЦА, то такий автомат називається автоматом другого роду або автоматом Мура.
Довільний абстрактний автомат Мілі або Мура називається ще автоматом із пам’яттю, тобто таким, що здатний запам’ятовувати попередню інформацію, якщо він має число внутрішніх станів більше за один. Якщо ЦА має лише один внутрішній стан, то він називається автоматом без пам’яті [2]. Стан такого автомату в процесі функціонування не змінюється, оскільки він тільки один. Тому вхідний сигнал автомата без пам’яті залежить від попереднього стану. Оскільки логічний стан виходів ЦА без пам’яті залежить лише від комбінації логічних сигналів на входах в даний момент часу, його називають комбінаційним пристроєм (КП). КП - це асинхронний ЦА. Синтез КП здійснюється переважно на логічних елементах.
На відміну від КП значення вихідних сигналів у ЦА з пам’яттю залежать не тільки від значень вхідних сигналів, але й від їх попередніх значень. Звідси очевидно, що такі пристрої реалізують функціональний зв’язок вже не між окремими значеннями вхідного та вихідного сигналів, а між їх послідовностями. Тому автомати з пам’яттю називають послідовними.
До комбінаційних схем належать логічні елементи, перетворювачі кодів, шифратори(дешифратори, мультиплексори), демультиплексори, суматори, цифрові компаратори, драйвери.
До послідовнісних пристроїв (схем) належать тригери, регістри, лічильники, генератори числових послідовностей, багаторозрядні регістри, запам’ятовувальні пристрої великих об’ємів пам’яті, тощо.
Способи опису послідовнісних пристроїв (ПП) або пристроїв із пам’яттю:
Існують наступні способи опису ПП [3]:
а) словесний;
б) математичний;
в) часовий (з допомогою часових графіків або діаграм);
г) графічний (з допомогою орієнтованих графів);
д) табличний.
Найбільш часто вживаються останні три способи.
Граф переходів станів ЦА.
Вершини графа зображають стани ЦА, а дуги - переходи між станами[1]. По сигналу CLK лічильник переходить із одного в інші стани. При відсутності сигналу ( EMBED Equation.2 =1) лічильник зберігає поточне значення.
101
011
100
010
001
000
111
110
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
CLK
Лічильник як скінчений цифровий автомат.
Лічильник - це скінчений цифровий автомат, внутрішній стан якого визначається тільки кількістю логічних одиниць, які надійшли на його вхід (логічний 0 не змінює стану лічильника). Лічильники, як правило, складаються з кількох T-тригерів, які певним чином з’єднані між собою. Регістри лічильника утворюють виходи тригерів, число яких m визначає розрядність лічильника.
Основним параметром лічильника є його модуль лічби (коефіцієнт перерахунку) EMBED Equation.2 , (де m число розрядів лічильника), що визначає число стійких (внутрішніх) станів лічильника (у тому числі і нульовий стан), тобто максимальну кількість імпульсів, яку він може підрахувати. Отже, у m-розрядному лічильнику може бути 2m стійких стани і тому його модуль лічби завжди EMBED Equation.2 . Якщо кількість імпульсів, що надійшли на вхід лічильника, дорівнює EMBED Equation.2 , він повертається у початковий стан (у підсумовуючих лічильників - нульовий), утворюючи при цьому сигнал (імпульс) переповнення. Це означає, що підрахунок одиниць здійснюється лічильником за модулем лічби EMBED Equation.2 , який характеризує місткість лічильника. Для підсумовуючого лічильника це максимальне число одиниць, яке він може підрахувати. Дана характеристика лічильника залежить від його розрядності та основи системи числення.
Для заданого модуля лічби EMBED Equation.2 кількість тригерів m, що необхідна для побудови лічильника, визначається з умови найближчого більшого цілого числа:
EMBED Equation.2 .
На вході останнього розряду (тригера) лічильника частота імпульсів у EMBED Equation.2 раз менша за частоту вхідних імпульсів. Тому лічильник може застосовуватися як подільник частоти з коефіцієнтом ділення вхідної частоти EMBED Equation.2 .
Крім модуля лічби EMBED Equation.2 лічильники характеризуються ще такими параметрами як:
розрізняльна здатність tp, тобто мінімальний період проходження вхідних імпульсів, при якому забезпечується надійна робота лічильника;
час установлення tуст, тобто максимальний часовий інтервал між моментом закінчення подачі вхідного сигналу (імпульсу) та моментом установки коду на регістрі лічильника.
Класифікація лічильників
Залежно від модуля лічби EMBED Equation.2 лічильники бувають [2]:
а) двійкові - лічильники за модулем 2m, EMBED Equation.2 ;
б) з довільним модулем - лічильники за модулем M , у яких EMBED Equation.2 , причому число m заокруглюється до більшого цілого числа.
Будь-який лічильник так само, як і регістр, можна виконувати у вигляді синхронного або асинхронного, потенціального або імпульсного послідовнісного автомата, а також у вигляді автомату змішаного типу. Спосіб організації лічби (синхронний чи асинхронний визначається типом Т-тригерів, які реалізують на D-тригерах з динамічним керуванням (синхронних чи асинхронних)), а найчастіше на JK-тригерах у мікросхемному виконанні. Асинхронні лічильники порівняно з синхронними на практиці зустрічаються рідше.
Таблиця функціонування ЦА
Виходячи із заданого порядку зміни стану лічильника, (який може бути описано часовими діаграмами або графом переходу, або іншим способом), складаємо таблицю функціонування, яка відображає двійкові коди всіх попередніх і наступних станів лічильника, що виражені через стани тригерів в момент часу до і після приходу чергового сигналу (табл1.).
Табл.1
Часова діаграма станів виходів ЦА
Q4
Q3
Q2
Q1
RESET
CLK
3
2
1
4
5
6
7
0
Графи переходів станів ЦА
Граф з безумовним переходом
EMBED Visio.Drawing.6
Граф з умовним переходом
4
6,7
2,5
1,3
1
1
1
1
1
1
1
1
8
3
0
Таблиця переходів станів ЦА (відповідає графу переходів)
Характеристична таблиця роботи JK-тригера
Характеристичні таблиці, в яких приведено узагальнені значення логічних функцій на входах вибраного типу тригера для всіх можливих комбінацій його переходів Q EMBED Equation.2 -> Q EMBED Equation.2 , мають наступний вигляд:
Табл. 3.5.
Таблиці переходів тригерів
Мінімізація функцій лічильника за допомогою карт Карно
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора