Конспинф2
.pdf
|
Синхронный статический RS-триггер - |
Триггеры |
D-триггер |
Синхронный статический RS-триггер
Синхронный двухступенчатый статический RS-триггер с асинхронными входами
D-триггер
Триггер-задержка – хранит предыдущее состояние до прихода очередного синхроимпульса.
Информатика
27
|
T-триггер - |
Счетчики |
T-триггер |
T-триггер
Триггер-счетчик – с приходом очередного счетного импульса меняет свое состояние на противоположное. Таблица истинности для синхронного T-триггера:
Схема 14
Счетчики
Счетчик – это цифровой автомат, реализованный на триггерах. Подсчитывает некое количество импульсов. Счет хранится в двоичном коде. Параметры счетчика:
•Модуль счета – максимальное количество единичных импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчик обнуляется, когда приходит -ый импульс.
•Шаг счета – приращение значения счетчика при приходе очередного импульса.
•Направление счета – в сторону увеличения или уменьшения значений.
Информатика
28
|
Классификация - |
Счетчики |
Синтез счетчиков |
Классификация
Счетчики
По модулю счета |
По шагу счета |
По направлению счета |
По способу организации |
|||||||
межразрядных связей |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Двоичные |
|
1 |
|
|
Суммирующие |
|
|
Последовательный |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
|
Двоично-десятичные |
|
2 |
|
|
Вычитающие |
|
|
Параллельный |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
С постоянным модулем |
|
... |
|
|
Реверсивные |
|
|
Комбинированный |
|
|
счета |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
С переменным модулем |
|
< |
|
|
|
|
|
|
|
|
счета |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
О способах организации межразрядных связей
В счетчиках с последовательным переносом (асинхронные счетчики) переключение триггеров разрядных схем осуществляется последовательно один за другим. В счетчиках с параллельным переносом (синхронные счетчики) переключение всех триггеров разрядных схем осуществляется одновременно по сигналу синхронизации. В счетчиках с комбинированным последовательно-параллельным переносом используются различные комбинации способов переноса.
Четырехразрядный суммирующий двоичный счетчик на T-триггерах с последовательным переносом
Схема 15
Временная диаграмма
Схема 16 у Олега
Синтез счетчиков
Синтезируем счетчик со следующими параметрами:
•Максимальное значение: 9
•Шаг счета: 4
•Направление счета: вычитание
Таблица истинности
В этом шаге идет построение таблицы истинности счетчика. Соответствующая элементам левого столбца группа значений правого столбца – это значение, которое должен будет хранить счетчик на следующем такте.
( ) |
( ) |
( ) |
( ) |
|
|
( + ) |
|
|
( + ) |
|
|
( + ) |
|
|
( + ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
0 |
Информатика
29
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синтез счетчиков - |
||
Счетчики |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синтез счетчиков |
|||
0 |
0 |
|
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||||||
|
0 |
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
0 |
1 |
|
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
|
0 |
1 |
|
1 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
|
0 |
|
|
1 |
0 |
|
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
1 |
0 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
1 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
1 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
||||
Минимизация функций Qi(t+1)
Получили 4 логические функции. Для синтеза оптимального счетчика имеет место минимизация логических функций. Заметим, что в нашем случае 0( ) = 0( + 1). Остальные функции минимизируем методом Вейча-Карно.
|
3( + 1) = |
|
|
|
2( + 1) = |
|
|||||||||||
|
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
|
̅ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
* |
|
* |
|
|
|
̅ |
|
|
* |
|
* |
|
1 |
|
1 |
̅ |
* |
|
* |
* |
|
* |
|
|
* |
|
* |
|
* |
|
* |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
̅ |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
̅ |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
̅ |
|
|
|
̅ |
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
̅ |
|
||
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
|
|
̅ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
̅ |
|
|
|
|||
Синтез счетчика
Синтезировать счетчик можно двумя путями.
|
1( + 1) = |
|
0( + 1) = |
|||||
|
|
|
̅ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
* |
|
* |
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
* |
|
* |
* |
|
* |
|
||
|
|
|
||||||
̅ |
1 |
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
̅ |
||
|
|
|
|
|
||||
|
̅ |
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
|
̅ |
|
|
|
|
|
+ ̅ ̅ |
|
|
|||||
С помощью преобразователя кодов
Это «ленивая» реализация счетчика с помощью преобразователя кодов. Требуются дешифратор и шифратор приоритетов.
Информатика
30
|
Синтез счетчиков - |
Регистры |
Синтез счетчиков |
Оптимизированный счетчик
Минимизировав логические функции, изобразим их на схеме. При этом не забываем, что нумерация разрядов идет в обратном порядке:
Требуемый счетчик синтезирован.
Лекция №8
Регистры
Регистром называется цифровой автомат, реализованный на триггерах, основным назначением которого является прием двоичной информации, временное хранение двоичной информации и выдача информации потребителю.
Этот минимум операций выполняет простейший регистр, который называется регистром хранения. Запись и выдача информации осуществляется на все разряды одновременно (т.е. в параллельном коде).
Усовершенствованный регистр (сдвиговый) может также выполнять операцию сдвига информации вправо и влево (умножение или деление на 2).
Благодаря операции сдвига становятся возможными различные способы приема и выдачи информации:
•Параллельный прием
•Параллельная выдача
•Последовательный прием
•Последовательная выдача Таким образом, сдвиговый регистр может:
•Преобразовывать последовательный код в параллельный и наоборот
•Быстро выполнять операции умножения и деления на 2
Регистры классифицируют по:
•Количеству разрядов
•Триггерам, на которых они реализованы
•Способу приема и выдачи данных
o Параллельные (простейшие триггеры хранения)
o Последовательные (последовательный прием, последовательная выдача) o Параллельно-последовательные (универсальный сдвиговый регистр)
Информатика
31
|
Четырехразрядный параллельный регистр на D-триггерах - |
Регистры |
Сдвиговый регистр |
Четырехразрядный параллельный регистр на D-триггерах
Сдвиговый регистр
Триггеры сдвигового регистра связаны между собой цепями переноса, что позволяет одновременно переносить содержимое отдельного триггера регистра в соседний триггер, осуществляя операцию сдвига. Сдвиг характеризуется:
•Направлением – влево или вправо
•Типом
o |
Логический (в освободившийся крайний триггер заносится 0) |
o |
Арифметический (содержмое регистра понимается как число в дополнительном коде. |
|
При сдвиге влево справа появляется 0, при сдвиге вправо слева дублируется |
|
предыдущее значение) |
oЦиклический (вытесняемое из регистра значение заносится в освободившийся триггер на другом конце)
Сдвиговый
триггер
Логический |
Арифметический |
Циклический |
|
|
|
Логический сдвиг влево
Логический сдвиг вправо
Арифметический сдвиг влево
Арифметический сдвиг вправо
СХЕМЫ
Информатика
32
|
Сдвиговый регистр - |
Регистры |
Сдвиговый регистр |
Информатика
33
|
Регистр с последовательным приемом и выдачей, реализующий |
|
сдвиг вправо - |
|
Регистр с последовательным приемом, параллельно- |
Регистры |
последовательной выдачей, реализующий сдвиг вправо |
Регистр с последовательным приемом и выдачей, реализующий сдвиг вправо Регистр с последовательным приемом и выдачей, реализующий сдвиг влево
Регистр с последовательным приемом, параллельно-последовательной выдачей, реализующий сдвиг вправо
Информатика
34
|
Регистр с последовательным приемом, последовательной |
|
выдачей, с выбором направления счета - |
Регистры |
Универсальный сдвиговый регистр (на примере одного разряда) |
Регистр с последовательным приемом, последовательной выдачей, с выбором направления счета
Регистр с параллельно-последовательным приемом и выдачей, реализующий сдвиг вправо
Универсальный сдвиговый регистр (на примере одного разряда)
Информатика
35
|
Задача: разработать простой кодовый замок для комбинации из 4 |
|
десятичных цифр - |
Сумматоры |
Полусумматор |
Задача: разработать простой кодовый замок для комбинации из 4 десятичных цифр
Для управления записью в регистры потребуется комбинация счетчика и дешифратора.
Счетчик будет подсчитывать количество нажатых клавиш, а дешифратор преобразовывать это количество в разрешающие сигналы для того регистра, который должен запомнить очередную нажатую клавишу.
Сумматоры
Сумматор – цифровое устройство, предназначенное для сложения двух чисел в разных кодах. Если используются специальные коды, то на сумматоре можно выполнять вычитание.
Сумматоры
|
|
|
|
Кол-во |
Число входов и |
Способ представления |
|
Возможность |
Межразрядные |
|||||
По системам счисления |
обрабатываемых |
|
||||||||||||
|
выходов |
|
и обработки |
сохранения результата |
|
переносы |
||||||||
|
|
|
|
разрядов |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
Одноразрядные |
|
Четвертьсумматоры |
|
|
Последовательный |
|
|
Комбинационный |
|
Последовательный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перенос |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-10 |
|
Многоразрядные |
|
Полусумматоры |
|
|
Параллельный |
|
|
Накапливающий |
|
Параллельный перенос |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Полные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
одноразрядные |
|
|
|
|
|
|
|
Условный перенос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
двоичные сумматоры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
другие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сквозной перенос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Четвертьсумматор
Четвертьсумматор – это простейший двоичный сумматор. Имеет два входа для двух одноразрядных чисел и один выход, на котором формируется сумма.
Таблица истинности
Четвертьсумматор основан на элементе «исключающее ИЛИ» и имеет такую же таблицу истинности.
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Полусумматор
Полусумматор – это комбинационная схема, которая вырабатывает сигналы суммы (S) и переноса (C) как результат сложения двух одноразрядных чисел.
Информатика
36