31539

Исследование тригеров их типы и свойства в системе элементов

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Триггеры как цифровые автоматы. Триггером называют логическую схему с положительной обратной связью, имеющую два устойчивых состояния. Триггер содержит элемент памяти (собственно триггер) и схему управления, выполненную, как правило, с помощью КС.

Русский

2017-10-23

3.08 MB

0 чел.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ     УНИВЕРСИТЕТ    им. Н.Э.Баумана

Виноградов В.И., Спиридонов С.Б., Шигин А.В.

Лабораторная работа №  4

по курсу "Схемотехника дискретных устройств"

ИССЛЕДОВАНИЕ  ТРИГГЕРОВ.

Москва 2012 г.

Цель работы:Изучение и исследование основных типов триггеров и их свойств в системах элементов с потенциальным представлением информации.

Продолжительность работы:   Часть 1 – 4 часа, часть 2 – 4 часа.

  1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Функциональные узлы и устройства ЭВМ синтезируются на основе двух типов логических схем: комбинационных схем (см. лаб. раб. № 1) и элементов памяти (ЭП), в которых хранятся результаты этих операций для использования в последующих операциях. В качестве ЭП в узлах и устройствах ЭВМ наибольшее распространение получили триггерные устройства или, как их чаще называют - триггеры.

Триггеры как цифровые автоматы. Триггером называют логическую схему с положительной обратной связью, имеющую два устойчивых состояния. Триггер содержит элемент памяти (собственно триггер) и схему управления, выполненную, как правило, с помощью КС. Схема управления преобразует поступающую на ее входы информацию (х1,х2, . . .,хм) в комбинацию сигналов, действующих непосредственно на входы собственно триггера. При этом информационные входы триггера отождествляются с входными переменными и имеют следующие обозначения:

S(от английскогоSet -установка) - вход для асинхронной установки триггера в состояние «1»(S - вход);

R(от английскогоReset - сброс) - вход для асинхронной установки триггера в состояние «0» (R -вход);

D (от английскогоDelay - задержка) - информационный вход для установки триггера в состояние «1» или «0» (D - вход);

T (от английскогоToggle -кувыркаться) - счетный вход (T -  вход);

J -вход для синхронной установки состояния «1»в универсальном

J-K - триггере (J- вход);

К - вход для синхронной установки состояния «0» в универсальном

J-К - триггере (К - вход);

С- вход синхронизации (С - вход).

Асинхронные входыR иS могут быть прямыми и инверсными. Инверсные входы обозначаются знаком инверсии. Для инверсных входов активным сигналом является уровень логического "0" (низкий уровень). На уровень логической “1”(высокий уровень) триггер не реагирует. Для прямых входов наоборот активным сигналом является уровень логической “1”.

Выход же триггера принято отождествлять с его внутренним состоянием и обозначать символомQ.Подавляющее число схем триггеров имеет два выхода: прямой  и инверсный . В установившемся состоянии всегда, если , то    и, если , то . При этом считается, что триггер находится в состоянии "1", если на прямом выходе  имеется высокий уровень напряжения (,), и в состоянии "0", если на прямом выходе имеется низкий уровень напряжения (,).

Обозначение триггеров на функциональных схемах.

Примеры условного обозначения триггеров на функциональных схемах в соответствии с ГОСТ 2.743-91 (ЕСКД) показаны на рис.1.

Рис.1. Условные обозначения триггеров.

Если триггер содержит входную логику, управляющую процессом занесения в него информации, то в прямоугольнике, условно изображающем триггер, отделяется чертой левее дополнительное поле, а в нем показывается вход "С" синхронизирующего сигнала и отмечаются функциональные назначения информационных входных сигналовх1,х 2,. . .,хм.

В основном поле прямоугольника ставится символТ для обозначения триггера. Дополнительное поле может быть разделено на две части: асинхронную и синхронную. В первой проставляются символыS иR входов асинхронной установки триггеров в «1» и «0», во второй на местахх1,х2,. . .,хм - символы, относящие данный триггер к тому или иному функциональному типу.

Задание законов функционирования триггеров. Законы функционирования конечных автоматов вообще, и в частности, триггеров могут быть заданы различными способами. Часто такой закон задают таблицей истинности. Таблица истинности отражает процесс перехода триггера из одного устойчивого состояния в другое, и поэтому ее чаще называют таблицей переходов. В таблице переходов содержатся значения информационных и синхронизирующих сигналов на входе триггера, а также значения выходных сигналов (внутренних состояний триггера) после окончания действия синхронизирующего сигнала. Закон функционирования триггера может быть задан и в виде характеристического уравнения логической функции вида

Qt+1 = f(Qt,Xit),               i = 1,2,…,m        (1)

гдеQt+1 - состояние триггера после окончания действия синхронизирующего сигнала,

Qt  - состояние триггера до прихода синхронизирующего сигнала,

Xt - значение сигнала на информационном входе в момент времени “t”.

Характеристическое уравнение связывает логические переменные на входах и выходах триггера до и после его перехода из одного состояния в другое.

Между таблицей переходов и характеристическим уравнением существует взаимно однозначное соответствие, т.е. от таблицы переходов всегда можно перейти к характеристическому уравнению и наоборот.

Классификация триггеров.  В настоящее время в интегральной микросхемотехнике наиболее распространенными являются триггеры и логические элементы потенциального типа. В основу классификации этих триггеров положены два основных признака:

1)Функциональный - этот признак определяет назначение триггера и в ряде случаев является решающим при выборе типа триггера для проектируемого вычислительного устройства или узла. По указанному признаку различают триггерыRS-,D-,T-,JK-и др. типов.

2)Способ записи информации в триггер - этот признак характеризует способ записи информации и временную диаграмму работы триггера, т.е. определяет ход процесса записи информации в триггер. По этому признаку триггеры подразделяются на две группы:

а) асинхронные;

б) синхронные;

Запись информации в асинхронный триггер осуществляется в произвольный момент времени непосредственно с поступлением информационного сигнала на вход триггера.

Синхронные триггеры помимо информационных входов содержат один или несколько синхронизирующих входов (вход «С» на рис.1). Запись информации в такие триггеры  осуществляется только при подаче синхронизирующего импульса (СИ). В свою очередь, синхронные триггеры подразделяются на триггеры, работающие по уровню СИ (без задержки) и на триггеры с внутренней задержкой. В первых срабатывание происходит одновременно с поступлением СИ, а во вторых - после окончания действия СИ.

ТРИГГЕРЫR-S – типа

Асинхронным триггеромRS-типа (RS -триггером) называется логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями, имеющее два информационных входаR иS, такие что, приS = 1 иR = 0 триггер принимает состояние 1(Q =1), а приR = 1 иS = 0 триггер принимает состояние 0(Q = 0). Закон функционированияRS – триггера с прямыми входами отображен в таблице переходов, табл.1.

Таблица 1

Qt

Rt

St

Qt+1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

*

При значенияхRt=St=1 состояние триггера является неопределенным. Алгебраически оно выражается требованием, чтобы произведениеRtSt=0.

Перенеся на карту Карно (рис.2) таблицу переходовRS-триггера и доопределив значенияQt+1 единицами можно получить МДНФ (минимизированую дизъюнктивную нормальную форму) характеристического уравненияRS-

триггера.

Таблица2.

                        Рис.2 Таблица переходовR-S триггера.

                        (2)

Исходя из характеристического уравнения триггера, его можно построить на логических элементах  И-НЕ, ИЛИ-НЕ и других. При реализации триггера на элементах И-НЕ характеристическое уравнение триггера преобразуется вструктурное двойным инвертированием характеристического уравнения.

                                                            (3)

Реализация этого уравнения на элементах И-НЕ представлена на рис.3, а условное графическое обозначение (УГО) на рис.4.

Рис.3  АсинхронныйR-S триггер на элементах И-НЕ.

Рис.4. Условно-графическое обозначение асинхронногоR-S триггера с инверсными входами.

Таблица переходов для асинхронныхRS-триггеров с инверсными входами имеет иной вид, табл.2.

                                                         Таблица 2.

Qt

Rt

St

Qt+1

0

0

0

 0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

Для такого триггера активным сигналом является уровень логического 0, а запрещенной комбинациейRt=St=0, при которой состояние триггера будет неопределенным.

МДНФ характеристического уравненияRS-триггера с инверсными входами в соответствии с картой Карно (рис.5) имеет следующий вид (4).

                Таблица 4.

                                Рис.5 Карта Карно

         (4)

После двойного инвертирования уравнения (4) получитсяструктурное уравнение для реализацииRS-триггера с инверсными входами на элементах

И-НЕ.

        (5)

Реализация уравнения (5) на элементах И-НЕ показана на рис.6, а УГО асинхронногоRS-триггера с инверсными входами на рис.7.

Рис.6RS-триггер с прямыми входами на элементах И-НЕ.

Рис.7 Условно-графическое обозначение асинхронногоR-S триггера с прямыми входами.

Синхронизируемый (синхронный)R-S -триггер с прямыми входами.

В отличие от асинхронного этот триггер на каждом информационном входе имеет дополнительные схемы совпадения, первые входы которых объединены и на них подаются синхронизирующие сигналы. Вторые входы схем совпадения являются информационными. Таким образом, наличиесхемсовпадения определяет то обстоятельство, что триггер будет срабатывать от сигналовR иS  только при наличии синхронизирующего импульса.

При добавлении синхровхода таблица переходов синхронногоRS-триггера имеет следующий вид.

Таблица 3.

Ct

Qt

Rt

St

Qt+1

0

0

0

0

 0

0

0

0

1

 0

0

0

1

0

 0

0

0

1

1

 0

0

1

0

0

 1

0

1

0

1

 1

0

1

1

0

 1

0

1

1

1

 1

1

0

0

0

 0

1

0

0

1

 1

1

0

1

0

 0

1

0

1

1

1

1

0

0

 1

1

1

0

1

 1

1

1

1

0

 0

1

1

1

1

Карта Карно для логической функцииQt+1 имеет следующий вид, рис.8.

Рис.8. Карта Карно для логической функцииQt+1

Доопределяя функциюQt+1 единицами, МДНФ характеристического уравнения синхронизируемогоRS-триггера примет вид:

                (6)

При построении схемы синхронизируемогоRS-триггера на элементах И-НЕ МДНФ его характеристического уравнения преобразуется в

структурное  (7).

                   (7)

Реализация структурного уравнения синхронногоRS-триггера с прямыми входами на элементах И-НЕ представлена на рис.9, а его УГО на рис. 10.

Рис. 9 СинхронныйRS-триггер с прямыми входами на элементах И-НЕ.

Рис. 10 Условно-графическое изображение синхронногоRS-триггера.

Двухступенчатый синхронныйRS-триггер.

Устойчивая работа одноступенчатыхRS-триггеров в произвольной схеме возможна только в случае, если занесение в триггер информации осуществляется после завершения передачи информации о прежнем его состоянии в другой триггер. Такую работу триггера можно обеспечить при использовании двух серий находящихся в противофазе сигналов, используя свойство внутренней задержки. В триггерах с внутренней задержкой новая информация на выходе устанавливается только после окончания действия синхронизирующего импульса.

Подобный принцип обмена информацией реализован в двухступенчатыхRS-триггерах. Простейшая схема двухступенчатогоRS-триггера с управляющим инвертором показана на рис.11, а его УГО на рис.12.

Рис.11 Схема двухступенчатого синхронногоRS-триггера.

Рис.12 Условно-графическое изображение двухступенчатого

RS-триггера.

Схема двухступенчатогоRS-триггера состоит из двух одноступенчатыхRS-триггеров и инвертора в цепи синхронизации. При поступлении единичного синхросигнала входная информация заносится в первый одноступенчатыйRS-триггер. ВторойRS-триггер при этом будет хранить информацию, относящуюся к предыдущему такту.

По окончании действия синхросигнала, когдаC=0, а , первый триггер перейдет в режим хранения, а второй перепишет из него новое значение выходного сигнала.

Двухступенчатый триггер изменяет свои состояния только после окончания действия сигнала синхронизации. Поэтому из двухступенчатых триггеров можно строить произвольные схемы, в том числе подавать сигналы с выхода триггера на его вход.

На схеме показаны асинхронныеR-,S- входы. Они являются приоритетными, т.е. при подаче на них активных информационныхсигналов - синхронныеR-,S- входы блокируются. Для работы триггера в синхронизируемом режиме на асинхронные входы должны быть поданы единичные сигналы.

СхемаRS-триггеров составляет основу для построения других триггерных схем, таких какD-,T- иJK-триггеры.

D-триггер.

ТриггеромD-типа называется логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и одним информационным входом. АсинхронныйD-триггер функционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл. 4.

                                       Таблица.4

Qt

Dt

Qt+1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

Характеристическое уравнениеD-триггера согласно таблице переходов имеет вид (8).

        (8)

Из уравнения следует, что выход асинхронногоD-триггера будет повторять входной сигнал. Поэтому асинхронныйD-триггер не нашел практического применения в ЦВТ, поскольку функцию такого триггера может выполнить комбинационная схема, состоящая из двух последовательно соединенных инверторов.

Таблица переходов синхронногоD-триггера имеет вид, табл.5.

                                        Таблица 5.

Ct

Qt

Dt

Qt+1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

Характеристическое уравнение синхронногоD-триггера после несложных преобразований примет вид (9).

          (9)

Из уравнения следует, что при наличии синхросигнала (C=1) триггер переходит в состояние, предписанноеD-входом, т.е.Qt+1 =Dt. При отсутствии синхросигнала (C=0) триггер сохраняет предыдущее состояние. Таким образом, триггер задерживает прохождение поступившего поD-входу информационного сигнала до появления синхросигнала. Отсюда названиеD-триггера (delay-задержка).

Характеристическое уравнение, преобразованное в структурное для его реализации на элементах И-НЕ, примет вид (10).

                                                   (10)

Реализация этого структурного уравнения синхронногоD-триггера на элементах И-НЕ приведена на рис.13, а УГОD –триггера на рис.14.

Рис. 13.  Схема синхронногоD-триггера.

Рис.14. Условно-графическое изображение синхронногоD-триггера.

JK-триггер.

ТриггеромJK-типа называется логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и двумя информационными входами. Триггер функционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл. 6.

                                         Таблица 2.6

Ct

Qt

Jt

Kt

Qt+1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

Карта Карно с перенесенной на неё таблицей переходовJK-триггера изображена на рис.15.

Рис.15 Карта Карно для уравненияJ-K триггера.

Из карты Карно следует, что МДНФ характеристического уравненияJK-триггера имеет вид (11).

                (11)

ПриC = 0,Qt+1 =Qt, а приC=1,

                                                             (12)

Если принять, чтоK =R, аJ =S, то приC = 1JK-триггер ведёт себя какRS-триггер, за исключением комбинацииJ =K = 1, при которой триггер меняет своё состояние на обратное по отрицательному фронту (спаду) синхросигнала.

ПостроитьJK-триггер можно на основе двухступенчатогоRS-триггера с входом синхронизации, соединив перекрёстным образом инвертирующими обратными связями входы и выходы триггера, рис.16.

УГОJK-триггера представлено на рис.17.

Рис.16 Схема двухступенчатогоJK-триггера.

Рис.17 Условно-графическое изображение универсальногоJ-K триггера.

ТриггерJK-типа относится к разряду универсальных триггеров, поскольку на его основе путем несложных внешних коммутаций входов триггера можно получить схемы, выполняющие функцииRS-,D- иT-триггеров.

Триггер со счетным входом (T-триггер).

Триггером Т-типа называют логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями и с одним информационным Т-входом. Т-триггер меняет своё состояние на противоположное всякий раз, когда на Т-вход поступает управляющий (счетный) сигнал. АсинхронныйT-триггер функционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл.7.

                                                        Таблица7.

Qt

Tt

Qt+1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

Характеристическое уравнениеT-триггера, исходя из таблицы переходов, будет иметь вид (13).

                           (13)

Это уравнение отображает операцию суммирования по модулю 2 сигнала состояния триггераQ и входного сигналаT.

СинхронныйT-триггер функционирует в соответствии со следующей таблицей переходов, табл.8.

                                           Таблица 8.

Ct

Qt

Tt

Qt+1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

Из таблицы переходов вытекает следующее характеристическое уравнениеT-триггера (14).

         (14)

или                                  (15)

Из (15) следует, что приCt = 1 триггер работает как асинхронныйT-триггер, а приCt = 0,Qt+1 =Qt,  т.е. триггер сохраняет предыдущее состояние.

ПостроитьT-триггер можно на основеJK- иD-триггеров. Асинхронный и синхронныйT-триггеры на основеJK-триггера представлены на рис.18 и 19 соответственно. На рис.20 и 21 изображены схемы синхронныхT-триггеров на основеD-триггера. Схема на рис.20 работает по положительному (переднему) фронту синхросигнала, а схема на рис.21 по отрицательному (заднему) фронту синхросигнала.

               Рис.18    Асинхронный  двухступенчатыйT-триггер.

                               Рис.19 Синхронный  двухступенчатыйT-триггер.

                Рис.20   Т-триггер на основе синхронногоD-триггера.

Рис.21 Т-триггер на основе универсальногоJK-триггера.

На УГО триггеров две буквы ТТ в основном поле обозначения триггера указывают, что триггер двухступенчатый и, следовательно, он работает по заднему фронту синхросигнала.

Как видно из рис.16 и 17 для получения счетного триггера изD-триггера необходимо соединить инверсный выходD-триггера с егоD-входом.

При таком соединении входа и выхода триггера в характеристическое уравнениеD-триггера (9) нужно подставитьDt =Qt и тогда уравнениеD-триггера приобретает вид характеристического уравнения Т-триггера (17)

                    (16)

Исследование триггеров на макете УМ-11. Часть 1.

СХЕМЫ ТРИГГЕРОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НА СТЕНДЕ.

1. АсинхронныйRS –триггер с прямыми входами на элементах И-НЕ.

2. АсинхронныйRS –триггер с инверсными входами на элементах И-НЕ.

3. АсинхронныйRS –триггер с прямыми входами на основеJK-триггера.

4. АсинхронныйRS –триггер с инверсными входами на основеJK-триггера.

5. АсинхронныйRS –триггер с прямыми входами на основеD-триггера.

6. АсинхронныйRS –триггер с инверсными входами на основеD-триггера.

7. Синхронный одноступенчатыйRS-триггер на элементах И-НЕ (с запуском по переднему фронту синхросигнала).

8. Синхронный двухступенчатыйRS-триггер на элементах И-НЕ (с запуском по заднему фронту синхросигнала).

9. Синхронный двухступенчатыйRS-триггер на основеJK-триггера (с запуском по заднему фронту синхросигнала).

10. Синхронный одноступенчатыйD-триггер на элементах И-НЕ (с запуском по переднему фронту синхросигнала).

11. Синхронный двухступенчатыйD-триггер  на элементах И-НЕ (с запуском по заднему фронту синхросигнала).

12. СинхронныйD-триггер на основеJK-триггера (с запуском по заднему фронту синхросигнала).

13. Асинхронный одноступенчатыйJK-триггер на элементах И-НЕ.

14. Асинхронный двухступенчатыйJK-триггер на элементах И-НЕ.

15. Синхронный одноступенчатыйJK-триггер на элементах И-НЕ (с запуском по переднему фронту синхросигнала).

16. Синхронный двухступенчатыйJK-триггер на элементах И-НЕ (с запуском по заднему фронту синхросигнала).

17. Асинхронный Т-триггер на основеJK-триггера.

18. Синхронный Т-триггер на основеJK-триггера.

19. Синхронный Т-триггер на основеD-триггера.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ НА МАКЕТЕ УМ-11.

  1. Для исследования синхронных триггеров собрать схему генератора синхросигналовC1 и С2, используя генератор одиночного импульса и универсальныйJK-триггер (№ 1) макета. При нажатии кнопки формируется один импульсC1 и один из фронтов С2. Зажженная лампа Л1 свидетельствует об уровне логической “1”. Схема и потенциальная диаграмма генератора показана на рис.22.
  2. В качестве источника сигналов, подаваемых наR-,S- иD-входы триггеров  использовать тумблеры (верхнее гнездо). Верхнему положению тумблера соответствует логическая “1”, нижнему - "0". При исследовании триггера в различных режимах заполнить таблицу переходов при использовании сигнала С2. К выходамQ иQ исследуемого триггера подключить индикаторные лампы.

Перед началом исследования схем триггеров необходимо собрать следующую схему для получения синхроимпульса, управляемого вручную  рис.22.

3. В соответствии с вариантом (табл.9), предложенным преподавателем, провести сборку и исследование схем триггеров, для чего необходимо для каждой схемы триггера:

а) нарисовать схему исследуемого триггера с обозначением входов и выходов триггера,

б) составить таблицу переходов исследуемого триггера,

в)вывести характеристическое и структурное уравнения, описывающие логику работы исследуемого триггера,

г) собрать схему исследуемого триггера на наборном поле стенда,

д) проверить работоспособность исследуемого триггера на соответствие таблице переходов.

ВАРИАНТЫ СХЕМ ТРИГГЕРОВ.

Таблица 9

Вариант

Схемы триггеров

1

1,8,13,19.

2

2,7,14,17.

3

3,10,15,18.

4

4,9,16,19.

5

5,11,12,18.

6

6,8,10,17.

7

1,7,15,19.

8

2,10,16,18

9

3,9,12,17.

10

4,11,10,19.

11

5,8,15,18.

12

6,7,16,17.

13

1,10,12,18.

14

2,9,16,18.

15

3,11,16,19.

См. пункт «Схемы триггеров для исследования на стенде».

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

Для каждой исследуемой схемы триггера в отчете по лабораторной работе необходимо привести:

1. Определение триггера.

2. Таблицу переходов.

3. Вывод характеристического уравнения триггера.

4. Вывод структурного уравнения триггера.

5. Рабочую схему триггера с указанием номера элемента, тумблеров и других устройств, составляющих схему.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Определение триггера.

2. Отличие триггеров от комбинационных схем.

3. Активные сигналы для инверсных входов триггеров.

4. Определение состояния триггера.

5. Задание законов функционирования триггеров.

6. Определение таблицы переходов триггера.

7. Определение характеристического уравнения триггера.

8. Признаки классификации триггеров.

9. Определение асинхронного триггера.

10. Определение синхронного триггера.

11. Определение асинхронногоRS-триггера, таблица переходов, характеристическое уравнение триггера.

12. Определение структурного уравнения триггера.

13. ОтличиеRS-триггеров с прямыми и инверсными входами.

14. Определение синхронного RS-триггера, таблица переходов, характеристическое уравнение триггера.

15. Условие устойчивой работы одноступенчатыхRS-триггеров в произвольной схеме.

16. Определение двухступенчатогоRS-триггера.

17. ОпределениеD-триггера, таблица переходов, характеристическое уравнение.

18. ОпределениеJK-триггера, таблица переходов, характеристическое уравнение.

19. УниверсальностьJK-триггера.

20. Определение Т-триггера, таблица переходов, характеристическое уравнение.

Исследование триггеров с помощью программы

ElectronicsWorkbench. Часть2.

                                        1.1.Используемые элементы программыEWB.

Рис.23.VoltageSource – источник постоянного напряжения +5 вольт.

С помощью этого источника на вход триггеров и логических элементов подается логическая единица.

Рис.24. Переключатель (Basic->Switch).

Переключение производится нажатием на клавишу, указанную в скобках над этим элементом.

Рис.25.  Логический элемент "И" (Logicgates->2-InputANDgate).

Рис.26. Логический элемент "ИЛИ" (Logicgates->2-InputORgate).

Рис.27. Триггер типаD (Digital->DFlip-Flop), без асинхронных входов.

Рис.28. Триггер типаJ-K (JKFlip-flopwithActiveHighasynchinpout), с прямыми асинхронными установочными входами.

Рис.29.Светоиндикатор  (Indicators->red Prob).

При подаче на этот элемент логической единицы светодиод загорается красным цветом.

Рис.30.  Источник прямоугольных сигналов (Sources->Clock).

Источник прямоугольных сигналов выполняет  функцию синхронизатора, ко- торый обеспечивает  одновременность подачи сигналов на входы триггеров.

Рис.31.  Логический анализатор.

Логический анализатор позволяет снимать диаграммы прямоугольных

импульсов.

2. Задание на  выполнение  лабораторной работы.

2.1.  Исследование  асинхронных  и синхронныхR-S триггеров.

2.1.1   Простейшие схемы  асинхронныхR-S  триггеров  составить

с использованием   логических   элементов  "И-НЕ",  "ИЛИ-НЕ", см. рис.5 и рис.6.

Асинхронный  триггер    на   логических  элементах И-НЕ

Рис.32. АсинхронныйR-S  триггер     на логических   элементах  "ИЛИ-НЕ"

Для  подачи  на входы  триггера  значений  логического "0" и "1"

воспользоваться  5-вольтовым  источником  и  переключателем.

Для контроля значений  на прямом выходе  триггера  воспользоваться  светоиндикатором.

       Проконтролировать работу  триггера  по  таблице  состояний.

Найти и объяснить  отличия в управлении асинхронного триггера

на элементах "ИЛИ-НЕ".

       Составить временные диаграммы работы  триггеров.

3.1.2    Для построения  синхронногоR-S триггера  необходимо добавить логические схемы  "И-НЕ"   для анализа  синхросигнала и

добавить источник  синхросигнала.  В качестве синхросигнала можно  взять

5-вольтовый  источник и переключатель.

Рис.33. СинхронныйR-S триггер на логических  элементах  "И-НЕ"

Рис.34.  Пример построения  модели схемы  синхронногоR-S триггера.

      Составить таблицу  состояний  синхронногоR-S триггера

и временную диаграмму работы.

3.1.3.   Составить  модель   двухступенчатого  синхронногоR-S (M-S типа) триггера  с задержками.

Рис.35. СинхронныйR-S триггер (MS-типа) с задержками.

Для анализа  временной диаграммы работы данного триггера использовать подключение светодиодов  на первой ступени триггера и на выходе триггера.

  1. Собрать и исследовать схему динамическогоRS-триггера.

Рис.36. Схема динамического синхронногоRS-триггера.

3.2      Исследование   работыD-триггера.

3.2.1.   Собрать   схему, моделирующую  работуD-триггера из

           библиотечного  набораEWB.

Рис.37. Набор элементов схемы на рабочем столе.

Из данного набора  элементов  собирается   схема  проверки работы

D-триггера.

Составить  таблицу переходов и временную  диаграмму  работы

D-триггера.

Превратить макет  синхронногоR-S триггера  в триггер   типаD,

сделав необходимые подключения.

Сравнить работу собранного триггера типаDc работойD-триггера из библиотекиEWB.

3.3    Исследование  работы  универсальногоJ-K триггера.

3.3.1  Использовать  два вида библиотечныхJ-K  триггеров.

Рис.38. Триггеры  различаются  прямыми и инверсными  установочными  входами.

Составить  временную диаграмму  работыJ-K триггера.

3.3.2. Собрать схемуJ-K  триггера  с задержкой (типаM-S) на элементах "И-НЕ".

Синхросигнал  реализовать от 5-вольтового источника и управлять

с назначенной клавиши.

Составить таблицу переходов, временную диаграмму и особенности

работы данной схемы триггера.

4. Содержание отчета.

1.  Схемы, моделирующие  работу триггеров по всем пунктам

     задания.

2.  Временные диаграммы, поясняющие работу  триггеров.

  1. Таблицы  переходов  для каждой моделируемой схемы триггера.

5.  Контрольные вопросы.

1.  К какому классу  устройств  относятся триггеры: к комбинационными  схемам или цифровым  автоматам и в чём основное отличие?

2.  Назовите способ задания законов функционирования триггеров.

3.  По каким признакам классифицируются триггерные устройства?

4.  Каковы  отличия синхронных триггеров  от асинхронных триггеров?

5.  В чём заключаются преимущества триггеров с задержкой (типа

Master-slave)?

6.  Функции каких  триггеров может выполнять  универсальный

J-K триггер?

7.   Назначение  триггеровD-V типа.

6.  Литература.

1. В.И. Карлащук.  Электронная  лаборатория  наIBMPC.

М., "СОЛОН-Р", 2001.

2. Электротехника и электроника  в экспериментах  и  упражнениях:

Практикум наElectronicsWorkbench:  В 2-х  томах /Под общей

редакцией  Д.И.Панфилова. М.: ДОДЭКА,2000.

3.  Потёмкин И.С.  Функциональные узлы цифровой автоматики. -          М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я.  Цифровые устройства: Учебное пособие

для втузов. - СПб.: Политехника, 1996. - 885 с.

5. Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов: Учебник. - М.: Высшая школа, 1980.-255 с.

6.  Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000 - 528 с.: ил.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59768. Адміністративний та державний устрій США. The White House and Its Dwellers 210.5 KB
  We have been studying America for 4 months already. We have learnt about geographical and economical peculiarities of the USA, about emblems, state system, cities of the USA.
59769. Доба «проспериті» у США. Прояви Великої Депресії. Економічні та соціальні засади «Нового курсу» Рузвельта 326.5 KB
  Тема уроку: Доба проспериті у США. Після уроку учні зможуть: пояснювати суть доби проспериті і нового курсу; називати основні події в США в період Великої Депресії аналізувати передумови світової кризи застосовувати та пояснювати поняття...
59770. Life of a Society. Famous People of the USA 32 KB
  At our lesson you’ll introduce your projects/reports devoted to famous people of the USA, you’ll develop your listening skills, practise vocabulary in a realistic context, master oral language skills and extend your knowledge of the USA history.
59773. Сьогодні здоров’я — завтра успіх! 327 KB
  А вони по своїй натурі руйнівники все далі і далі від природи від питань про духовне та фізичне здоровя. Сухомлинського: хто я в цьому світі і що мені дає світ Як зберегти своє здоровя Чим я можу допомогти людям навколо мене.
59774. Профессионализм и методическое мастерство учителя иностранного языка 70 KB
  Цели: определить цели и содержание анализа урока иностранного языка выявить специфику анализа уроков различных видов и типов критерии оценки урока. Задачи: сформировать основные понятия по теме познакомиться со схемой анализа и оценки урока...
59775. Мамочка моя 46 KB
  Заходит ведущая под звучание фанфар. Ведущая: Здравствуйте дорогие гости Сегодня праздник самый светлый Щебечут птицы по дворам Все гости празднично одеты 8 марта праздник мам Заходят дети парами Ребенок...
59776. Увага. Види та властивості уваги 68.5 KB
  Мета уроку: продовжувати ознайомлювати учнів з найважливішими психічними процесами; визначити природу, види, властивості уваги, її значення в житті людини. Тип уроку: формування нових знань, умінь і навичок.