twuc_425.pdf

4.2. Układy synchroniczne 207

Rys. 4-25. Pmyktad tablicy przejść i wyjść

a drugi podział dobrać jak wyżej,

— zrezygnować z wartości minimalnej k i wybrać trzy pierwsze podziały

wewnętrzne.

Trzecie rozwiązanie narzuca kod nieminimalny;

0-000

1-100

2-010

3-001

ale jest to wersja najlepsza, jeśli element pamięciowy nie jest zbyt kosz-

towny lub złożony.

4.2.S. ELEMENTY PAMIĘCI I FUNKCJE WZBUDZEŃ

Pamięć układów sekwencyjnych synchronicznych jest budowana

z elementów będących prostymi (elementarnymi) układami Moore'a.

Elementy te winny spełniać następujące dwa warunki:

— muszką mieć pełny system przejść, tzn. możliwość bezpośredniego

przechodzenia z dowolnego stanu (wewnętrznego) do dowolnego stanu;

— muszą mieć pełny system wyjić, tzn. każdy stan wewnętrzny

powinien odpowiadać innemu stanowi wyjść (stan wyjść jednoznacznie

określa stan wewnętrzny).

Żaden warunek występowania par podziałów nie może tu być

spełniony, pozostają więc 3 możliwości:

— wybrać dwa podziały prawidłowe (dla czterech stanów jest to łatwe)

posługując się kryterium minimalnej liczby zmian,

— wybrać podział r t = {0,3; 1,2}, gdyż T ; ^ 7t w (X 2 ) i Tj > jr u .(^La),

208

4. Synteza układów sthoctuyjnydt

Ze względu na drugi warunek — stan wewnętrzny i stan wyjść

elementarnego układu pamięci są zwykle utożsamiane. W praktyce

stosuje się wyłącznie elementy o dwóch stanach, więc stany te i wyjścia

są oznaczane symbolem O t , o wartościach 0 i 1 (j — 1,2,... t k).

Elementy pamięci mogą mieć różną budowę i niekiedy są złożonym

układem logicznym, ale ponieważ podstawową częścią ich wyposażenia

jest zawsze prosty przerzutnik, zwykle wszystkie elementy pamięci

nazywane są też przerzutu i karni. W ukkdacli synchronicznych najczęściej

stosowane są 4 typy przerzutników, opisane w rozdz. 2.3. We wszystkich

tych przerzutnikach zmiana O następuje pod wpływem impulsu taktu-

jącego c, a wejścia q określają charakter tych zmian.

00 01

10 Q \

00 Ot 11

:•••

Rys. 4-26. Tablica przejść podstawowych przerzutników synchronizowanych

Przerzutnik D ma jedno wejście gfo lł i wartość sygnału wejściowego

(wzbudzenia) jest przekazywana bez zmian na -wyjście, wobec czego

przerzutnik ten działa jak element opóźniający. Z tablicy przejść na rys.

4-26a wynika, że

O'- D

Wobec tego, każda zakodowana tablica przejść, określająca sygnały

O' na podstawie Q i X, może być uważana za tablicę wzbudzeń, wyzna-

czającą sygnały wzbudzenia D na podstawie O i X. Jeśli zakodowana

tablica przejść jest zestawiona wpostaci tablicy Kamaugha, można z niej

bezpośrednio wyznaczyć minimalne postacie funkcji określających

wartości wzbudzeń D f .

J ' Dla uprosaczema zapisu aumiast oznaczeń qD,QT><lR i'(i>

symbole D, T, R itd.

stosowane

4.2. Układy synchrumczne

209

Przerzutnik T ma również tylko jedno wejście qr(T). Jeśli sygnał

wejściowy ma wartość 0, stan O nie ulega zmianie, jeśli natomiast T •—• 1

stan O zmienia wartość na przeciwną, Z tablicy przejść tego układu

(rys. 4-26b) wynika, że

O' O

Zależność między O', Q i Y^nie jest tu na tyle prosta, by można

było określić wzbudzeniu T bezpośrednio na podstawie zakodowanej

tablicy przejść, więc niezbędne będzie utworzenie pomocniczej tablicy

wzbudzeń.

Przerztttnik SR ma wejście q s (S) służące do ustawiania stanu Q = 1

i wejście QR(R), siużące do ustawiania stanu Q = 0. Równoczesne wy-

stępowanie stanu 1 na wejściach ii! i <$' jest zabronione, więc obowiązuje

warunek S Ii

0. Z tablicy przejść tego elementu (rys. 4-26c) otrzy-

muje się

O' --• O-R + S^ {Q + S)R

Przerzutnik JK ma wejścia o roli takiej jak wejść 5 i R w poprzednim

elemencie, z tym że równoczesne występowanie stanu 1 na wejściach

jf i K jest dozwolone; przerzutnik zmienia wtedy swój stan (z 0 na 1

i 7. 1 na 0). Opisuje to tablica przejść z rys. 4-26d, z której wynika zależ-

ność

Q> ^O-K+O-y^ (Q+J)(O + K)

Z porównania tablic przejść (rys. 4-26) i opisujących je równań

można wyciągnąć następujące wnioski:

1) jeśli w przerzutniku SR przyjmie się R --- S, to

Q' ~ QS + S - S

czyli przerzutnik będzie działał jak przensutnik typu D (przy czym

D =S);

2) jeśli w przerzutniku JK przyjmie się K ~ jf, to

Q' -Qjf+QJ = jf

a więc również uzyska się działanie typu D (przy czym D --- J);

H Układy cyfrowe aulom styki

210

4. Synteza układów sekwencyjnych

3) jeśli w przerzutniku JK przyjmie się K = Jf, to

czyli przerzutnik będzie działa! jak przerzutnik typu T (przy czym

T = K=J). Przekształcenia te potwierdzają wnioski z p. 2.3.

Oprócz wejść D, T, S, R, J i K oraz — zwykle pomijanych na

schematach — wejść c, przerzutniki mają zawsze wejścia w lub z, służące

do ustawiania pamięci w stan początkowy, np. po załączeniu zasilania

Lub wykryciu błędu w pracy. Sygnały w i z działają niezależnie od sygnału

taktującego c, a ponieważ opisujące je funkcje są zazwyczaj proste,

dobiera się je po zakończeniu właściwej syntezy.

00 01 11 10

Tablica 4-1

Tablica przersutników

. 0

c l

Q-Q'

SR\JK

00 01 11

00 01 1! 10

0 0

0 1

1 0

1 1

0 -

1 0

0 1

- 0

0 -

1 -

- 1

-0

0,1

o.-

-fi

1,0

-fl

-o

S,R

-1

-0

-,o

o,-

-0

Rys. 4-27. Tablice wzbudzeń sumatora szeregowego

Najbardziej naturalna metoda wyznaczania funkcji wzbudzeń polega

na utworzeniu tablicy wzbudzeń, na podstawie zakodowanej tablicy

przejść. Tablica wzbudzeń będzie miała współrzędne takie, jak tablica

przejść, ale wewnątrz zamiast Q t będą występowały sygnały wzbudzenia q,

przeprowadzające układ ze stanu Q do Q'. Wyznaczanie tych wzbudzeń

na podstawie podanych wyżej równań i tablic elementów nie jest łatwe

i dlatego wygodniej jest zestawić cechy elementów pamięci w postaci

tabl. 4-1. W tablicy tej pokazano jaką wartość musi mieć sygnał wzbu-

dzenia, aby odpowiedni przerzutnik przeszedł ze stanu Q do stanu Q'.

Na tej podstawie bez trudności można już wypełnić każdą kratkę tablicy

•4,2. Układy synchroniczne 211

wzbudzeń. Na przykład dla sumatora szeregowego (rys. 4-5b), tablica

przejść ma postać jak na rys. 4-27a. Ponieważ D — O', jest to równo-

cześnie tablica wzbudzeń dla przerzutnika D, więc

D = ab + Oa + Ob = (a + b)(Q+a)(O+b)

Stosując zalecenia z tablicy 4-1, dla przerzutnika T uzyskuje się

tablicę wzbudzeń jak na rys. 4-27b. Sygnały 1 występują tu tylko w tych

kratkach, <w których stan przerzutnika ulega zmianie, więc

T = Oab + Oab

Jeśli ma być zastosowany przerzutnik SR — na podstawie tablicy

4-1 we wszystkich kratkach, w których O — 0 przechodzi w O = 0,

należy wpisać (0, -), tam gdzie O = 0 przechodzi w O' = 1 trzeba

wpisać (1, 0) itd. Z utworzonej tak tablicy (rys. 4-27c) otrzymuje się

S - ab R » ab

Taki sam wynik iizyskuje się dla przerzutnika JfK z tablicy na rys.

4-27d

J = a b

K=. ab

Można to przewidzieć, gdyż w przypadku RS = 0 będzie zawsze

J = S oraz K - R.

Sygnał wyjściowy układu otrzymuje się z zakodowanej tablicy wyjść;

na podstawie rys. 4-5b (z A —• O) można wyznaczyć

y = O(ab+ab)+Q(ab+ai) =

= Q(ab+ab)+O(ab + ab)

Pełny schemat sumatora szeregowego, 7. wykorzystaniem przerzutnika

SR (najprostszy układ) przedstawiono na rys. 4-28a, natomiast układ

wzbudzeń w przypadku przerzutnika T — na rys. 4-28b.

Wyznaczanie funkcji wzbudzeń przerzutników "t, SR oraz JK za

pomocą odrębnych tablic może być stosowane, gdy rodzaj przerzutnika

jest z góry określony (np. jedyny przerzutnik w danym systemie ele-

mentów). Jeśli jednak liczba przerzutników k jest większa od dwóch,

a rodzaj przerzutnika należy dopiero określić, wybierając najprostszy

układ, budowanie odrębnych tablic jest bardzo pracochłonne. W takim

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: