Методические рекомендации студентам по выполнению практических работ. метод_цс. Методические рекомендации студентам по выполнению лабораторных работ по мдк 01. 01 Цифровая схемотехника
 Скачать 182.06 Kb.
|
 Министерство образования и науки Самарской области Министерство имущественных отношений Самарской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области «Чапаевский губернский колледж им. О.Колычева» МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ СТУДЕНТАМ по выполнению лабораторных работ по МДК 01.01 Цифровая схемотехника специальность 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы Чапаевск, 2022 год Публикуется на основании решения Методического совета ГБПОУ СОЧГК им. О.Колычева Протокол № 2 от 20.01.2022 Составитель: Дикова В.Г., преподаватель общепрофессиональных и специальных дисциплин образовательной программы среднего профессионального образования ППССЗ ГБПОУ СОЧГК им. О.Колычева Редактор: Захарова Е.М., зав. отделением по учебно-методической работе образовательной программы среднего профессионального образования ГБПОУ СОЧГК им. О.Колычева Рецензент: Цуканова С.И., заместитель директора по УВР образовательной программы среднего профессионального образования ГБПОУ СОЧГК им. О.Колычева Методические рекомендации предназначены для студентов специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы при формировании практических навыков исследования функциональных возможностей триггеров и регистров. Тематика лабораторных работ соответствует программе МДК 01.01 Цифровая схемотехника. При разработке пособия использовались учебники, рекомендуемые программой, и информационные ресурсы сети Интернет Содержание
Пояснительная записка Методические рекомендации разработаны в помощь студентам специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы для формирования практических навыков исследования функциональных возможностей триггеров и регистров. При разработке лабораторных работ учитывались требования к результатам освоения учебной дисциплины, сформулированные в ФГОС СПО III поколения. В результате освоения раздела обучающийся должен овладеть общими и профессиональными компетенциями:
Лабораторные работы могут быть использованы студентами и преподавателями данной дисциплины при подготовке к учебным занятиям. Лабораторная работа №1. Исследование функциональных свойств триггеров Цель лабораторной работы: изучение функциональных свойств триггеров, экспериментальное исследование их режимов и синтез цифрового автомата. Теоретические сведения Триггеры - это простейшие представители цифровых устройств последовательностного типа т.е. устройств или автоматов, обладающих памятью. Последовательностные устройства характеризуются определенным числом внутренних состояний. В каждый конкретный момент времени оно может находиться только в одном из возможных состояний. Переход устройства из одного состояния в другое осуществляется под действием внешних управляющих сигналов. Однако, значение выходного сигнала нельзя определить только по состоянию входных, поскольку оно зависит не только от входной информации, но и от предыдущего состояния устройства. Триггером называется устройство способное находиться в одном из двух устойчивых состояний и скачкообразно переходить из одного в другое под действием внешних управляющих сигналов. Данные состояния триггера определяются как состояние 0 и состояние 1. Триггер может находиться в любом из состояний неограниченный промежуток времени, до поступления внешнего воздействия или отключения питания. Простейший триггер представляет собой одноразрядную ячейку памяти. В общем случае он снабжается определенной входной комбинационной схемой. Триггер снабжается двумя выходами: прямым Q и инверсным  . Состояние сигналов на данных выходах может быть только противофазным. Говоря о состоянии триггера подразумевают значение выходного сигнала на выходе Q. При наличии уровня лог. 1 на прямом выходе Q говорят, что: «триггер находится в состоянии 1», либо: «триггер установлен», либо «триггер взведен». При наличии же на данном выходе лог. 0 оперируют понятиями: «триггер находится в состоянии 0», либо: «триггер сброшен».Существующие типы триггеров могут быть классифицированы по различным признакам. Наиболее часто триггеры классифицируют по типу используемых информационных входов. Различают следующие типы основных информационных входов триггера: R – раздельный вход сброса триггера (Q=0); S – раздельный вход установки триггера (Q=1); К – вход сброса универсального триггера (Q=0); J – вход установки универсального триггера (Q=1); Т – счетный вход триггера; D – информационный вход переключения триггера в состояние, соответствующее логическому уровню на этом входе; С – управляющий или синхронизирующий вход. Кроме этих основных входов некоторые триггеры могут снабжаться входом V. Вход V блокирует работу триггера и он сколь угодно долго может сохранять ранее записанную в него информацию. С точки зрения типа используемых входов различают RS-, D-, T-, JK-, VD-, VT- триггеры. По виду реакции на входные сигналы триггеры подразделяют на асинхронные и синхронные Асинхронный триггер изменяет свое состояние непосредственно в момент изменения сигнала на его информационных входах. Синхронный триггер изменяет свое состояние лишь в строго определенные (тактовые) моменты времени, соответствующие действию активного сигнала на его синхронизирующем входе С. УГО асинхронного RS – триггера представлено на рисунке 1.1.   а) б)Рисунок 1.1. УГО асинхронного RS – триггера с прямыми и инверсными входами По виду активного логического сигнала, действующего на синхронизирующем входе триггеры подразделяют на статические – управляемые уровнем, и динамические – управляемые перепадом входного сигнала. При этом информационные входы могут быть прямыми и инверсными. Для переключения триггера на его прямой вход необходимо подать сигнал Х , а на инверсный сигнал. Так, определения "синхронный RS-триггер с прямыми статическими входами" и "синхронный RS-триггер со статическими входами" означают, что рассматриваемый триггер имеет два информационных входа: вход установки S, вход сброса R и синхронизирующий вход С. Переключение триггера происходит в моменты времени, определяемые появлением активного логического сигнала на входе синхронизации (С = 1), причем для переключения на входы R или S необходимо подать высокий логический уровень, т. е. сигнал лог.1 (R = 1 или S = 1). Эти входы соответственно обозначают: C, R, S. УГО данного триггера приведено на рисунке 1.2.а. Если триггер определен как "синхронный RS-триггер с инверсными статическими входами", то в этом случае, он также имеет два информационных входа: S, R и синхронизирующий вход С. Однако переключение триггера будет происходить при наличии на входе С сигнала лог.0. И активными уровнями для входов R и S будут сигналы лог. 0. УГО данного триггера приведено на рисунке 1.2.б.   а) б) Рисунок 1.2. УГО синхронного RS – триггера с прямыми и инверсными входами На УГО RS триггеров допускается менять местами входы R и S. Для триггеров других типов это не допустимо. Простейшие асинхронные RS триггеры строятся на двух элементах 2ИЛИ-НЕ либо 2И-НЕ. Поскольку активными сигналами для элементов ИЛИ, ИЛИ-НЕ являются лог. 1, то триггер, построенный на таких элементах, будет чувствителен к сигналам высокого уровня. Он будет переключаться при подаче на его входы лог.1. Для элементов и, И-НЕ активными уровнями являются уровни лог.0. Поэтому триггер, созданный из данных элементов, будет переходить в новое состояние при поступлении на его входы сигналов лог.0. Функциональные схемы данных триггеров приведены на рисунке 1.3.а и 1.3.б – соответственно. Из рисунка видно, что в триггерах меняется положение входов R и S.   а) б) Рисунок 1.3. Функциональные схемы асинхронных RS триггеров: а - на элементах ИЛИ-НЕ; б – на элементах И-НЕ Описание работы триггера может задано в виде таблицы истинности или в виде функции алгебры логики (ФАЛ).Отличительной особенностью описания триггеров, как представителей класса последовательностных устройств, является использование в качестве дополнительной входной переменной значения сигнала Qn, т.е. предыдущего значения выходного сигнала триггера. Обобщенная таблица истинности асинхронных RS триггеров, построенных на логике ИЛИ-НЕ и И-НЕ представлена в таблице 1.1. Таблица 1.1. Таблица истинности RS триггеров.
Триггер типа RS не допускает одновременно наличие на входах R и S активных сигналов. В этом случае не выполняется условие его функционирования, поскольку на выходах Q и логические уровни перестают быть взаимно инверсными и принимают одинаковые значения. Данные комбинации считаются запрещенными. Логическое выражение, определяющее функционирование асинхронного RS – триггера с прямыми входами, имеет вид: Qn+1=S V RQn (1.1) а для триггера с инверсными входами: Qn+1= SVRQn (1.2) Синхронный RS – триггер снабжен дополнительным входом синхронизации С. ФАЛ синхронных RS – триггеров с прямыми и инверсными входами легко получить из выражений (1.1) и (1.2): Qn+1 = CQn V C(S V RQn) (1.3) Qn+1 = CQn V C(S V RQn) (1.4) В качестве примера на рисунке 1.4 приведена функциональная схема синхронного RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ.  Рисунок 1.4 Функциональная схема синхронного RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ Триггер – защелка или D-триггер обычно снабжен только одним информационным входом D. Этот триггер может быть только синхронным. Информация со входа D переписывается на выход триггера только по сигналу синхронизации C. До тех пор, пока синхросигнал активен, триггер пропускает входную информацию со входа D на выход Q. При пассивном синхросигнале триггер не чувствителен к изменениям информационного сигнала. Работа D-триггера описывается следующим выражением: Qn+1 = CQn V CD (1.5) Функциональная схема D – триггера приведена на рисунке 1.5, а и условное графическое изображения - на рисунке 1.6.  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||