Синтез цифрового автомата (стр. 3 из 3)
По заданию триггера 561ТВ1, он содержат по два JK-триггера . Каждый триггер имеет вход J, вход К, вход R - установки триггера в 0, вход S - установки в 1 и вход подачи тактовых импульсов С. Установка триггера в нулевое состояние происходит при подаче лог. 1 на вход R, установка в единичное состояние - при подаче лог. 1 на вход S.
Если на входах J и К - лог. 1, то по каждому спаду импульса (срез) на тактовом входе С триггер переключается в противоположное состояние. Если на входах J и К лог. 0, изменения состояния по импульсам на входе С не происходит. Если перед спадом импульса на входе С лог. 1 имеется на входе J, лог. 0 на входе К, по спаду триггер установится в единичное состояние независимо от предыдущего. Если перед спадом на входе J - лог. 0, на входе К - лог. 1, по спаду импульса на входе С триггер устанавливается в нулевое состояние. Триггер непосредственно не реагирует на изменение сигналов на входах J и К, играют роль лишь уровни сигналов на этих входах перед спадом импульса на входе С.
Таблица 5 - Параметры триггера 561ТВ1
| Параметры (T=+25) при питании | E = +5 | E = +10 |
| Выходной ток логического 0, мА | 0.24 | 0.5 |
| При выходном напряжении, В | 0.8 | 1.0 |
| Выходной ток логической 1, мА | 0.06 | 0.27 |
| При выходном напряжении, В | 4.2 | 9.0 |
| Задержки распространения, нс | ||
| от C | 590 | 240 |
| от R,S | 520 | 240 |
2.5 Построение схемы и описание её работы на переходе а1 → а3
Схему будем реализовывать в базисах ИЛИ-НЕ, И-НЕ и НЕ, с этой целью логические функции следует преобразовать по де Моргану.
В схему также подаются сигналы тактирования триггеров С и сигнал начальной установки (Н.У.). Сигнал С подается на входы С всех триггеров, а сигнал начальной установки – на соответствующие входы R и S триггеров, так чтобы при его подаче триггеры устанавливались в начальное состояние а6 = 0110. Для этого в момент включения схемы на входы R триггеров ТТ1, ТТ4 и на входы S триггеров ТТ2, ТТ3 с Н.У. подается кратковременный импульс, равный лог. 1, а так как на входы S триггеров ТТ1, ТТ4 и на входы R триггеров ТТ2, ТТ3 постоянно подается лог. 0, то на триггерах ТТ1, ТТ4 установится нулевое состояние, а на триггерах ТТ2, ТТ3 – единичное. Таким образом на триггерах установится состояние а6 = 0110.
Резистор в схеме выбирается таким образом, чтобы на элементе D4.3 создавался уровень лог. 1. Для элемента D4.3 параметры входной лог. 1 такие: Uвх = 4,2 В и Iвх = 0,8 мА. Тогда, учитывая что напряжение питания Uп = 5 В, сопротивление резистора рассчитаем по формуле:
(53)Таким образом выбираем резистор: МЛТ – 0,125 Вт, 1 кОм ± 5%.
Будем считать, что устройство, для которого формируются сигналы, подключается к проектируемому через разъемы X1, X2. Через входной разъем с других схем на схему поступают входные сигналы, сигналы тактирования и сигнал начальной установки. На выходной разъем подаются сформированные выходные сигналы.
Принципиальная схема цифрового автомата показана на рисунке 5.
Для описания работы цифрового автомата задан переход а1 → а3. Формирование выходных сигналов и новое состояние автомата соответствует таблице функционирования комбинационного узла автомата (таблица 3).
Так как состояние до перехода а1, то триггер ТТ1 находятся в единичном состоянии, а ТТ2, ТТ3 и ТТ4 – в нулевом. На входах 10, 13, 12, 11 дешифратора D1 будет комбинация 1000, а на входах 10, 13, 12, 11 дешифратора D2 будет комбинация 1001. Тогда на всех выходах дешифратора D1 кроме 1-го, будут лог. 0, на 1-ом входе – лог. 1, а на всех выходах дешифратора D2 кроме 9-го, будут лог. 0, но 9-ый выход на работу схемы не влияет. Также в схему подаются сигналы x3 = 0 и x5 = 1.
Формирование сигналов на логических элементах в схеме происходит по следующим правилам:
1) Лог. 1 для элементов ИЛИ-НЕ является активным уровнем, поэтому попадая на любой вход элемента ИЛИ-НЕ она однозначно определяет что на выходе у него будет лог. 0. Если на всех входах ИЛИ-НЕ будут лог. 0, то на выходе образуется лог. 1.
2) Лог. 0 для элементов И-НЕ является активным уровнем, поэтому попадая на любой вход элемента И-НЕ он однозначно определяет что на выходе у него будет лог. 1. Если на всех входах И-НЕ будут лог. 1, то на выходе образуется лог. 0.
Далее формируются выходные сигналы у1 = 1, у2 = 0, у3 = 1, у4 = 0, у5 = 0 у6 = 0 и у7 = 0, а также сигналы управления триггерами J1 = 0, K1 = 0, J2 = 1, K2 = 0, J3 = 0, K3 = 0, J4 = 0, K4 = 0. Следовательно при подаче на схему синхроимпульса С триггеры ТТ1, ТТ3 и ТТ4 сохранят своё предыдущее состояние, так как у них на установочных входах комбинация J = K = 0, а триггер ТТ2 переключится в единичное состояние, так как у него на установочных входах комбинация J = 1 K = 0. Таким образом автомат перейдёт из состояния а1 в состояние а3.
Заключение
В данной работе был выполнен синтез схемы цифрового автомата.
Цифровой автомат может быть выполнен на базе любой серии микросхем. Автомат, работающий по одному алгоритму, может быть построен (в зависимости от применяемой серии) по разным схемам. Возможно использование не минимального базиса И, ИЛИ, НЕ или минимальных базисов ИЛИ-НЕ, И-НЕ, НЕ.
При синтезе схем необходимо следить за тем, чтобы применяемые микросхемы имели одинаковые логические уровни и приемлемые временные показатели. Так же следует учитывать при разработке тактирующих устройств быстродействие всего автомата в целом, т.к. к моменту следующего такта должны быть сформированы все выходные сигналы и сигналы управления памятью, иначе работа автомата будет неверной.
литература
1 Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – М.: Радио и связь, 1987.
2 Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах. – М.: Радио и связь, 1990.
3 Цыбаков Б.В. Системы автоматизации и управления: Методические указания к расчетно-графической работе. – Архангельск: Из-во АГТУ, 2002.
4 Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. – М.: Ягуар, 1993.