Методические указания. Пример синтеза функций возбуждения триггеров 4-разрядного параллельного счетчика с произвольным порядком счета и неполным числом состояний

Пример синтеза функций возбуждения триггеров 4-разрядного параллельного счетчика с произвольным порядком счета и неполным числом состояний. На рисунке 3 представлен вариант задания. Модуль счета М = 10. Стартовое состояние 0000, финишное 0100. Счетчик реализуется на JK-триггерах.

Рис. 3. Схема переключения состояний счетчика

Таблица 2

Таблица переходов JK-триггера

Используя таблицу переходов JK-триггера, представленную в табл. 2, заполняем таблицу состояний счетчика и необходимых сигналов на входах всех триггеров – функций возбуждения (см. табл. 3). Заполняем диаграммы Вейча для функций J и K триггеров всех четырех разрядов счетчика. Из шестнадцати возможных состояний триггеров используются только десять, остальные шесть при правильной работе счетчика не должны появляться. На этих наборах аргументов значения функций возбуждения триггеров можно выбирать произвольно. Производим минимизацию функций J_i и K_i.

Таблица 3

Таблица функций возбуждения триггеров

Диаграммы Вейча для функций возбуждения триггеров

Рис. 4. Диаграммы Вейча для функций возбуждения триггера младшего разряда

Рис. 5. Диаграммы Вейча для функций возбуждения триггера 1-го разряда:

Рис. 6. Диаграммы Вейча для функций возбуждения триггера 2-го разряда:

Рис.7. Диаграммы Вейча для функций возбуждения триггера 3-го разряда

Результаты минимизации функций возбуждения:

– В младшем разряде

– В 1-м разряде

– Во 2-м разряде

– В 3-м разряде

Проводим анализ счетчика на способность автоматически самовосстанавливаться после сбоя. Для этого необходимо рассмотреть, какие переходы будет осуществлять счетчик из каждого запрещенного состояния. В нашем примере составим таблицу переходов для шести таких состояний.

Таблица 4

Таблица переходов счетчика из запрещенных состояний

Из табл. 4 видно, что из двух запрещенных состояний, а именно 1000 и 1001, счетчик не сможет войти в правильный цикл работы, то есть эта схема не обладает способностью автоматически восстанавливаться после сбоя. Необходимо скорректировать некоторые сигналы возбуждения триггеров. Для этого достаточно в сигнал J₁ ввести дополнительный терм: , что показано на рисунке 5. В табл. 5 показаны переходы счетчика из запрещенных состояний после коррекции сигнала J₁.

Таблица 5

На рисунке 8 изображен граф переходов счетчика, обладающего свойством самовосстановления после сбоя: через один или два такта счетчик возвращается из любого запрещенного состояния в рабочий цикл.

Рис. 8. Граф переходов счетчика

Собираем схему счетчика (см. рис. 9), подключаем к выходам триггеров светодиодные индикаторы и цифровой семи-сегментный индикатор, соединяем входы логического анализатора с выходом генератора импульсов и выходами триггеров. Ключи «1», «2», «3», «4» в нормальном состоянии должны быть подключены к общей шине, так как у применяемых в счетчике триггеров активный уровень асинхронных сигналов S и R – высокий.

Устанавливаем частоту импульсов 1 кГц, запускаем логический анализатор и получаем временные диаграммы входных импульсов и выходов счетчика Q₀, Q₁, Q₂, Q₃. Диаграммы сигналов показаны на рисунке 10.

Рис. 10. Временные диаграммы на входе и выходах счетчика

5. Контрольные вопросы

1. В чем различие организации управления триггерами в суммирующем и вычитающем двоичных счетчиках?

2. В чем суть параллельного, сквозного и группового переносов в двоичных счетчиках?

3. Чем объяснить опасность временных состязаний (“гонок”) в многоразрядных пересчетных схемах?

4. Какие типы триггеров можно применять в пересчетных схемах, а какие – нет?

5. Чем ограничивается максимальная частота счетных импульсов на входе счетчика?

6. Как используются “лишние” (запрещенные) состояния двоично-кодированного счетчика с модулем счета M < 2ⁿ при синтезе схемы счетчика?

7. В чем заключается проблема самовосстановления после сбоя пересчетной схемы с неполным использованием всех состояний триггеров?

8. Как обеспечить самовосстановление после сбоя в пересчетной схеме с неполным использованием всех состояний триггеров?

6. Cодержание отчета

Отчет должен содержать:

1) титульный лист;

2) наименование работы и цель исследований;

3) задание на лабораторную работу;

4) описание синтеза счетчика;

5) схему счетчика;

6) временные диаграммы импульсов на входе и выходах счетчика.

Библиографический список

1. Угрюмов, Е.П. Цифровая схемотехника [Текст]: учеб. пособие для вузов / Е.П. Угрюмов. – СПб: БХВ-Петербург, 2004. 528 с.

2. Угрюмов, Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ [Текст]: учеб. пособие для вузов / Е.П. Угрюмов. – М.: Высш. шк., 1987. 318 с.

3. Проектирование дискретного устройства: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине “Схемотехника ЭВМ” / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И. Иванов. Курск, 2000. 20 с.

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 337; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!