Л 4 ЦУИМ. Лабораторная работа 4 По дисциплине Цифровые устройства и микропроцессоры По теме Исследование работы конечных автоматов
 Скачать 212.04 Kb.
|
|
Некоммерческое акционерное общество «АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ИМЕНИ ГУМАРБЕКА ДАУКЕЕВА» Кафедра «Телекоммуникаций и инновационных технологий» Лабораторная работа № 4 По дисциплине: Цифровые устройства и микропроцессоры По теме: Исследование работы конечных автоматов Специальность: «5B071900» – Радиотехника, электроника и телекоммуникации Выполнила: Проверила: « Алматы 2021 Лабораторная работа № 4. Исследование работы конечных автоматовЦель работы: построение RS-триггера на логических элементах NAND, исследование работы D-триггера в счетном режиме, а также микросхем счетчика и регистра сдвига. 4.1 Порядок выполнения работы 4.1.1 Загрузить компьютерную программу Electronics Workbench. 4.1.2 Построить и исследовать схему синхронного RS-триггера на логических элементах NAND, как показано на рисунке 4.1.  Рисунок 4.1 – Схема исследование работы синхронного RS-триггера Таблица 4.1 – Таблица истинности синхронного RS-триггера
4.1.3 Собрать схему D–триггера в счетном режиме (Т-триггер), соединив его инверсный выход с информационным входом, как показано на рисунке 4.2. Проанализировать работу триггера с помощью логического анализатора, результат скопировать.  Рисунок 4.2 - Схема работы D–триггера в счетном режиме 4.1.4 Собрать схему счетчика, как показано на рисунке 4.3. Подавая тактовые сигналы с помощью клавиши С, исследуйте его работу. Проверьте назначение сигналов на выводах R01 и R02. Таблица 4.2 – Таблица истинности двоичного счетчика 7493
 Рисунок 4.3 – Исследование схемы работы счетчика 4.1.7 Собрать схему для исследования режимов работы реверсивного счетчика 74169, как показано на рисунке 4.5. Проанализировать режимы его работы. Таблица 4.3 – Таблица истинности реверсивного счетчика 74169
 Рисунок 4.5 - Схема исследования работы реверсивного счетчика 4.1.8 Собрать схему для исследования режимов работы универсального регистра 74194, представленного на рисунке 4.6. Проанализировать режимы. Таблица 4.4 - Таблица истинности регистра со сдвигом:
 Рисунок 4.6 - Схема исследования работы универсального регистра 4.2 Контрольные вопросы4.2.1 Принцип последовательного ввода информации в регистр. Ввод информации в последовательный регистр осуществляется по одному последовательному каналу V. Сдвиг кода числа происходит с помощью синхронизирующих импульсов С, в результате подачи которых осуществляется сдвиг всех разрядов кода числа со входа к выходу или наоборот. Как и в случае параллельных регистров, последовательный регистр может быть синтезирован на базе триггеров RS-типа (JK-типа), но наиболее удобным для этих целей является использование D-триггеров. Ввод и вывод информации в последовательных регистрах (регистрах сдвига) осуществляется последовательно разряд за разрядом (в последовательном коде). Назначение последовательного регистра. Последовательный регистр предназначен для: a) выполнения операции временной задержки сигналов (т.е. в качестве цифровых элементов временной задержки). b) запоминание многоразрядных двоичных чисел; c) сдвиг хранимого числа на любое число разрядов. Принцип действия последовательного регистра. Заключается в следующем: с приходом каждого тактового импульса происходит перезапись (сдвиг) содержимого каждого разряда в соседний разряд без изменения информации. То каждый разряд выдаёт информацию в следующий и одновременно принимает новую информацию из предыдущего разряда. Причём, данное действие (сдвиг) осуществляется с приходом каждого сдвигающего импульса. 4.2.2 Объясните принцип параллельного ввода информации в регистр. Ввод и вывод информации (двоичных чисел) в параллельных регистрах (регистрах памяти) осуществляется одновременно во всех разрядах параллельном. коде). Назначение параллельного регистра. Параллельные регистры, как правило, используется как регистры памяти. Синтез параллельного регистра. Поскольку разряды регистра памяти функционируют идентично, то нет необходимости производить синтез каждого разряда отдельно, достаточно провести проектирование одного i-го разряда. 1. Выбор типа триггера. Если регистр предназначается только для хранения числа, то целесообразно использовать синхронный D-триггер. Применение других типов триггеров возможно, но зачастую не оправдано по причине усложнения схемы регистра или неполного использования логических возможностей. триггеров. 2. Определение структуры устройств ввода информации. Осуществляется методами синтеза комбинационных цифровых устройств Работа параллельного регистра 1. С приходом тактового импульса на вход “С” информация записывается в регистр. 2. С приходом следующего тактового импульса информация считывается с выходов регистра Q 4.2.3 Объясните принцип работы суммирующего счетчика. Такой счетчик построен на четырех JK-триггерах, которые при наличии на обоих входах логического сигнала «1» переключаются в моменты появления на входах синхронизации отрицательных перепадов напряжения. Таким образом, данный счетчик реализует суммирование входных импульсов. Из временных диаграмм видно, что частота каждого последующего импульса в два раза меньше, чем предыдущая, т. е. каждый триггер делит частоту входного сигнала на два, что и используется в делителях частоты.  Временные диаграммы работы суммирующего счетчика 4.2.4 Объясните принцип работы вычитающего счетчика Вычитающий счетчик — это счетчик, выходной двоичный код которого, уменьшается на единицу с приходом каждого счетного входного импульса. Такие счетчики называют еще счетчиками обратного действия. При достижении на выходе нулевого значения на всех разрядах циклический обратный счет продолжается со значения всех единиц на выходе. Вычитающий счетчик можно собрать на базе JK- триггеров. Принципы построения вычитающих счетчиков основаны на правилах вычитания двоичных чисел и отличаются от принципов построения суммирующих счетчиков лишь тем, что если триггеры имеют прямой вход +1, то его подключают к прямому выходу предыдущего триггера, если вход инверсный, то подключают к инверсному выходу.  Временные диаграммы работы вычитающего счетчика 4.2.5 Объясните принцип работы реверсивного счетчика. Реверсивные счетчики могут работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания. Если за период времени T поступит К импульсов при работе счетчика в режиме суммирования и N импульсов при работе счетчика в режиме вычитания, то состояние счетчика будет равно K-N (при условии, что число импульсов K и N может однозначно подсчитываться счетчиком). Число K-N может быть как положительным, так и отрицательным. Реверсивные — в которых может происходить как инкремент, так и декремент результата. Они могут работать как в режиме суммирования, так и вычитания Переключение режимов осуществляется коммутацией счетных входов всех триггеров (кроме триггера младшего разряда) инверсным или прямым выходам предыдущих триггеров (рис. 3). Переключение режима выполняет сигнал разрешения Е'. При Е'=1 прямой вход i-го триггера коммутируется к прямому выходу (i - l)-го триггера, что соответствует режиму вычитания. При E'=0 вход подключается к инверсному выходу, и триггер становится суммирующим. Универсальность реверсивного счетчика достигается ценой введения дополнительно n-1 логических элементов и ухудшения быстродействия. 4.2.6 Для чего предназначены регистры сдвига? Сдвиговые регистры (или последовательные (сдвигающие) регистры) представляют собою цепочку разрядных схем, связанных цепями переноса. Основной режим работы — сдвиг разрядов кода от одного триггера к другому на каждый импульс тактового сигнала. 4.2.7 Что такое коэффициент счета у счетчика? Коэффициент счета двоичного счетчика находят из соотношения Ксч = 2n, где n - число разрядов (триггеров) счетчика. Подсчет числа импульсов является наиболее распространенной операцией в устройствах цифровой обработки информации. 4.2.8 Как построить двоичный счетчик с Ксч = 8? Построить временные диаграммы? Изменение коэффициента пересчета. Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода (цикла). Цикл содержит N = 23 = 8 состояний (от 000 до 111). Часто число состояний называют коэффициентом пересчета Ксч, который равен отношению числа импульсов Nc на входе к числу импульсов NQСT на выходе старшего разряда за период:  Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой fc, то частота fq на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в Ксч раз: Ксч =Fс/FQ. Поэтому счетчики также называют делителями частоты, а величину Ксч - коэффициентом деления. Для увеличения величины Ксч приходится увеличивать число триггеров в цепочке. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика и число Ксч. Для уменьшения коэффициента Ксч можно в качестве выхода счетчика рассматривать выходы триггеров промежуточных каскадов. Например, для счетчика на трех триггерах Ксч = 8. Временные диаграммы Ксч = 8 Вывод: выполнила данную лабораторную работу, построила в среде Workbench данные схемы синхронного RS-триггера, D–триггера, счетчика, универсального регистра, реверсивного счетчика. Каждую из схем проанализировала, построив таблицу истинности. Также в конце работы ответила на контрольные вопросы, закрепив данный материал. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||