Лабораторный практикум (АЛО ЭВМ)
.pdf
Проверка выхода счётчика из нерабочего состояния «13»
|
|
|
|
Q3 |
Q2 |
Q1 |
|
|
Q0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение выхода до переключения |
|
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тактовый импульс |
|
Нет |
Нет |
Нет |
|
|
Есть |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состояние входов J, K |
|
× |
|
× |
× |
|
Сч. р. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение выхода после переключения |
|
1 |
|
1 |
0 |
|
0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка выхода счётчика из нерабочего состояния «12» |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Q3 |
|
Q2 |
Q1 |
|
Q0 |
|||
Значение выхода до переключения |
|
1 |
|
1 |
0 |
|
|
0 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тактовый импульс |
|
Есть |
|
Есть |
Есть |
|
Есть |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Состояние входов J, K |
|
0,1 |
|
1,1 |
Сч. р. |
|
Сч. р. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Значение выхода после переключения |
|
0 |
|
0 |
1 |
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.3. Рабочий цикл асинхронного счётчика и вход в него из нерабочих состояний
После того как выполнена проверка на самовосстанавливаемость разрабатываемого счётчика, построим его схему (рис.4).
Рис.4. Схема асинхронного счётчика на JK-триггерах, считающего от 11 до 0
Рассмотрим решение второй части задания: используя D-триггеры, синтезировать вычитающий син-
хронный счётчик, считающий от 11 до 0.
91
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Для синтеза структуры синхронного счётчика необходимо заполнить таблицу переходов разрабатываемого счётчика (табл.6).
Левая часть таблицы до двойной черты перечисляет все возможные состояния простым их перечислением. Правая часть таблицы показывает, в какое состояние должен переключиться счётчик при приходе активного фронта тактового импульса на тактовые входы триггеров. В таблице знаком «-» отмечены нерабочие состояния.
Зная, что Dit = Qit+1, составим карты Карно для минимизации функций входов для D-триггеров. Составленные рабочие карты, а также покрытия представлены на рис.5.
В результате минимизации получаем уравнения:
D0 = Q0 ;
D1 = Q1Q0 + Q1Q0 ;
D2 = Q2Q1 + Q2Q0 + Q3 Q1Q0 = Q2 (Q1 + Q0 ) + Q3 Q1Q0 ;
D3 = Q3Q1 + Q3Q0 + Q3 Q2 Q1Q0 = Q3 (Q1 + Q0 ) + Q3 Q2 Q1Q0.
Таблица 6
Таблица переходов синхронного счётчика
Номер |
|
Момент времени t |
|
|
Момент времени t+1 |
|
||||
набора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
|
Q3 |
Q2 |
Q1 |
|
Q0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
- |
- |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
- |
- |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
- |
- |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
- |
- |
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Убедимся в том, что полученные соотношения описывают структуру самовосстанавливающегося синхронного счётчика, т.е. проверим, что счётчик за конечное число тактов способен выйти из нерабочих состояний в рабочий цикл. Для проверки необходимо рассмотреть все нерабочие наборы (с «12» по «15»), в каждом наборе определить состояние информационного входа каждого триггера для вычисления состояние, в которое перейдёт счётчик после прихода активного фронта тактового импульса. Из покрытий карт Карно (см. рис.5) видно, что, например, на наборе «15», D3, D2 и D1 доопределились до логической «1», так как клетки с этим номером набора попали в покрытия, а величина D0 доопределилась до логического «0». Таким образом, из со-
92
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
стояния «15» счётчик перейдёт в состояние 11102, т.е. «14». Выполняя аналогичные рассуждения, составим граф рабочего цикла и пути входа в него. Он представлен на рис.6.
D0 |
Q1 |
|
|
D1 |
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
Q3 |
|
|
|
Q3 |
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
|
Q2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Q0 |
|
|
|
Q0 |
|
D2 |
Q1 |
|
D3 |
Q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Q3 |
|
|
|
Q3 |
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
|
Q2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
Q0 |
|
|
|
Q0 |
|
Рис.5. Карты Карно для D-триггеров
Схема разработанного синхронного вычитающего счётчика, построенная на D-триггерах показана на рис.7.
|
15 |
|
14 |
|
13 |
|
12 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||
Рис.6. Рабочий цикл синхронного счётчика и вход в него из нерабочих состояний
Рис.7. Схема синхронного счётчика
93
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Реализуем схему асинхронного счётчика, показанную на рис.4 в среде MAX+PLUS II. Результат приведён на на рис.8.
Просимулируем работу реализованного асинхронного счётчика. Результат показан на рис.9. Для удобства сгруппируем выходные сигналы триггеров, а результат представим в десятичном виде. На получившийся временной диаграмме (рис.10) видно, что асинхронный счётчик последовательно изменяет состояния с 11 до 0, что полностью соответствует заданию. Именно такого результата необходимо добиться при выполнении работы. В противном случае нужно найти и исправить допущенные ошибки.
Рис.8. Схема асинхронного счётчика, построенная в МАХ+PLUS II
Рис.9. Временная диаграмма работы асинхронного счётчика, полученная в результате симуляции проекта
94
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Соберём в среде MAX+PLUS II схему синхронного вычитающего счётчика на основе D-триггера (см. рис.7). Схема проекта показана рис.11.
Рис.10. Временная диаграмма работы асинхронного счётчика с выходными сигналами, объединёнными в группу
Рис.11. Схема синхронного счётчика, построенная в МАХ+PLUS II
Просимулировав работу проекта, получим временную диаграмму работы, показанную на рис.12. Сгруппировав выходные сигналы и представив результат в десятичном виде, получим временную диаграмму, показанную на рис.13, из которой видна смена состояний вычитающего синхронного счётчика. В случае правильного выполнения всех шагов проектирования и построения цикл работы должен полностью соответствовать заданию. Если же цикл работы на временной диаграмме не соответствует заданию, необходимо найти ошибки в синтезе или в схеме и исправить их, после чего перекомпилировать и пересимулировать проект.
95
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Рис.12. Временная диаграмма работы синхронного счётчика, полученная в результате симуляции проекта
Рис.13. Временная диаграмма работы синхронного счётчика с выходными сигналами, объединёнными в группу
Перечень индивидуальных заданий
1.Используя D- или JK-триггеры, синтезировать счётчики с указанными характеристиками.
2.Учитывая, что в MAX+PLUS II и у D- и у JK-TG активный перепад на входе «С» = 01, добиться того, чтобы счётчики являлись самовосстанавливающимся.
3.Показать на графе переходов пути входа в рабочий цикл.
Вариант 1
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 9 до 0.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 6 до 11.
Вариант 2
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 6 до 11.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 9 до 0.
Вариант 3
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 11 до 2.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 9 до 2.
96
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Вариант 4
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 9 до 2.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 11 до 2.
Вариант 5
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 4 до 13.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 15 до 4.
Вариант 6
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 15 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 4 до 13.
Вариант 7
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 13 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 13 до 4.
Вариант 8
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 6 до 11.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 13 до 6.
Вариант 9
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 13 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 6 до 11.
Вариант 10
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 11 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 1 до 10.
Вариант 11
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 13 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 4 до 15.
Вариант 12
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 1 до 10.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 11 до 6.
Вариант 13
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 11 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 11 до 2.
97
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Вариант 14
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 11 до 2.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 11 до 0.
Вариант 15
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 5 до 14.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 9 до 0.
Вариант 16
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 9 до 0.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 5 до 14.
Вариант 17
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 5 до 14.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 15 до 4.
Вариант 18
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 15 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 5 до 14.
Вариант 19
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 11 до 0.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 9 до 2.
Вариант 20
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 9 до 2.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 0 до 11.
Вариант 21
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 15 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 1 до 11.
Вариант 22
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 1 до 11.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 15 до 4.
Вариант 23
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 10 до 1.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 2 до 9.
98
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Вариант 24
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 0 до 11.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 15 до 6.
Вариант 25
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 2 до 9.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 10 до 1.
Вариант 26
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 15 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 11 до 0.
Вариант 27
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 4 до 13.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 13 до 6.
Вариант 28
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 4 до 9.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 4 до 13.
Вариант 29
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 0 до 9.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 1 до 11.
Вариант 30
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 13 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 4 до 9.
Вариант 31
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 4 до 15.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 15 до 6.
Вариант 32
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 15 до 6.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 4 до 15.
Вариант 33
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: вычитающий, асинхронный, считающий от 9 до 4.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: суммирующий, синхронный, считающий от 6 до 13.
99
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Вариант 34
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 6 до 13.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 9 до 4.
Вариант 35
1.Тип триггеров: JK. Счётчик: суммирующий, асинхронный, считающий от 2 до 11.
2.Тип триггеров: D. Счётчик: вычитающий, синхронный, считающий от 14 до 5.
100
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com