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.
|
|
Таблица 2.3. Расширенная таблица переходов ЦА
В столбце 1 приведены значения входного сигнала X, воздействующего на ЦА, пребывающий в состоянии, отраженном в столбцах 2 и 3. В результате этого на выходе ЦА появляется сигнал Z и автомат, под действием сигнала синхронизации, переходит в новое состояние, отраженное в столбцах 4 и 5. В ЦА используются два триггера, каждый из них имеет входы J, K, C. На вход С необходимо подавать синхроимпульсы, под действием которых автомат будет переходить в новые состояния. На входы J и K должны быть поданы сигналы, обеспечивающие переход триггеров из состояния Qn в состояние Qn+1. Для определения значений управляющих сигналов необходимо по таблице истинности триггера определить условия перехода его из исходного состояния в новое. Так в первой строке таблицы 2.3. показано, что триггер Т1 должен перейти из состояния 0 в состояние 0. По таблице истинности триггера (таблица 2.2.) находим строки, в которых отражен данный переход. Таких строки две. Рассмотрим их отдельно по таблице 2.4. Таблица 2.4. Условия перехода триггера в новое состояние
Из таблицы 2.4. видно, что для обеспечения данного перехода необходимо обеспечить на входе J присутствие Лог.0, состояние же на входе К – безразлично. Данный факт отмечается символом «*». Подобным образом производится анализ условий переключения триггеров для всех остальных ситуаций. Столбцы 6 – 10 описывают поведение соответствующих выходов комбинационной подсистемы. Фактически комбинационная подсистема представляет логическое устройство со многими выходами. Для его синтеза возможно применение соответствующих методик, учитывающих взаимовлияние функциональных выражений. Однако, для упрощения процедуры синтеза будем рассматривать каждую из функций как независимую от других. Поэтому минимизацию их будем проводить индивидуально. Для минимизации ФАЛ воспользуемся картами Карно. Аргументами всех отмеченных выше функций являются входные сигналы и исходные состояния автомата (столбцы 1, 2, 3). Функция Z полностью определена на всех наборах. Соответствующая ей карта Карно приведена на рисунке 2.3.  Рисунок 2.3. Минимизация функции Z Из карты Карно выписываем две импликанты, в соответствии с выделенными областями. Минимальная ДНФ для функции Z будет иметь вид: __ __ Z = XQ0n V Q1n Q0n (2.2) Функции J1, J0, K1, K0 являются недоопределенными. Поэтому при минимизации символы «*» могут быть заменены на значения Лог.0 или Лог.1. Карты Карно для функций J1, J0, K1, K0 приведены на рисунках 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 соответственно.  Рисунок 2.4. Минимизация функции J1 В клетки, содержащие символы «*» вписываются символы «0» или «1» для достижения минимальной реализации функции. Минимальная ДНФ для функции J1 будет иметь вид: __ _ J1 = XQ0n V XQ0n (2.3)  Рисунок 2.5. Минимизация функции K1 Для функции K1 вид карты Карно аналогичен карте для функции J1. Минимальная ДНФ для функции K1 будет иметь вид: __ _ K1 = XQ0n V XQ0n (2.4)  Рисунок 2.6. Минимизация функции J0 Заменив в карте Карно символы «*» на символ «1» получаем карту содержащую 1 во всех клетках. Данная карта соответствует функции «Константа 1». Поэтому Минимальная ДНФ для функции J0 будет иметь вид: J0 = 1 (2.5) Подобное преобразование справедливо и для функции K0. Она также вырождается в функцию «Константа 1». Рисунок 2.7. Минимизация функции K0 Минимальная ДНФ для функции K0 имеет вид: K0 = 1 (2.5) . Функциональные выражения (2.3) и (2.4) представим в виде функции «Исключающее ИЛИ». Получив минимальные ФАЛ комбинационной подсистемы возможно построение функциональной схемы цифрового автомата. Данная схема приведена на рисунке 2.8.  Рисунок 2.8. Функциональная схема цифрового автомата Описание лабораторной установки Лабораторная работа выполняется на типовом учебном стенде. При выполнении работы используются JK триггеры и простые логические элементы, расположенные в центральной части стенда. На лицевой панели блока расположены: тумблеры SAI ... SA4 и SA5 ... SA8, для подачи сигналов лог.I и лог.0 на информационные входы ЦА; светодиоды HI ... H4 и H5 ... H8 для визуального контроля значений выходных сигналов ЦА (горение электрода соответствует сигналу лог.I); светодиоды, расположенные на прямых выходах триггеров, для визуального контроля состояний ЦА (горение электрода соответствует сигналу лог.I); гнезда для коммутации логических элементов между собой и контроля сигналов с помощью осциллографа; блок генератора и одновибратора, для формирования одиночного синхроимпульса С. Основными элементами, используемыми в работе являются JK триггеры, логические элементы ИЛИ, И, ИЛИ - НЕ, И – НЕ. Задание на лабораторную работу Ознакомиться с составом, назначением каждого функционального узла стенда. Уяснить расположение и назначение тумблеров, кнопок и светодиодов на лицевой панели стенда. По исходному описанию, представленному в табл. 2.5 (вариант указывается преподавателем),. построить граф переходов. В соответствии с заданным по варианту типом триггера построить расширенную таблицу переходов. Произвести минимизацию ФАЛ, описывающих работу комбинационной подсистемы. Начертить функциональную схему ЦА. Собрать на стенде и исследовать поведение ЦА. Методические указания 1.В лабораторной работе производится синтез принципиальной схемы цифрового автомата, в соответствии с указанным вариантом задания. Варианты заданий приведены в таблице 2.5. Таблица 2.5. Варианты индивидуальных заданий
2.Руководствуясь информацией, представленной в таблице состояний, постройте граф переходов. 3. Перед построением расширенной таблицы переходов необходимо построить таблицу истинности для указанного типа триггера. В вариантах индивидуальных заданий указаны только Т и JK триггеры. Для реализации каждого из них выбирается JK триггер. 4. Постройте расширенную таблицу переходов, в которой учтен тип триггера. 5. Минимизацию ФАЛ, описывающих функционирование комбинационной схемы целесообразно производить при помощи карт Карно. В качестве аргументов функций рассматривать значения входных сигналов и исходные состояния автомата. 6. Построить принципиальную схему ЦА. Для комбинационной схемы входные сигналы Qin следует подавать с соответствующих выходов триггеров. 7. Входные воздействия подаются с переключателей SA1 ... SA4 или SA5 ... SA8. 8.. Синхросигналы для ЦА необходимо подавать от одновибратора. Запуск одновибратора осуществляется нажатием на кнопку, при этом формируется только один импульс заданной длительности и полярности. 9. Проверку правильности функционирования ЦА необходимо осуществлять по исходной таблице состояний. При этом автомат должен корректно переключаться во все состояния, отмеченные в таблице и формировать на выходе достоверный сигнал. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||