ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Структурное представление цифровых устройствНа основе функциональных моделей и схем строятся структурные схемы. на начальном этапе строится обобщенная структурная схема. На рисунке 2.7 показана обобщенная структурная схема подсистемы управления приводом подачи станка с салазками. Далее строится детальная структурная схема ЦУ. Рассмотрим процесс проектирования на примере регистра, построенного на триггерах. Необходимо спроектировать регистр на основе двухступенчатого триггера. В силу отсутствия в серии микросхем двухступенчатого триггера возникает необходимость в его синтезе с использованием имеющихся элементов малой интеграции и RS-триггера. В серии 555 имеется RS-триггер без синхронизирующего входа 555TР2. На его основе синтезируем схему блока триггера, изображенную на рисунке 2.4. Рисунок 2.8 – Структурная схема двухступенчатого триггера на базе RS-блоков Полученная схема двухступенчатого триггера обеспечивает переключение триггера по заднему фронту тактового импульса, т.е. запись данных в первую ступень триггера происходит по переднему фронту тактового импульса, а появление данных на выходе – по заднему фронту. Этим достигается устойчивость работы триггера и исключается возможность его повторного переключения в течение тактового импульса и формирование на его выходах неверных данных. Проектирование микроопераций двухступенчатого триггера. При подаче тактового импульса на синхронизирующие входы триггеров и при разрешении операции обнуления (Y=0) по заднему фронту импульса, информация, находящаяся на входах триггеров переписывается на их выходы, т.о. обнуление триггеров происходит в том случае, если к моменту подачи тактового импульса на R-входах триггеров установлены уровни логической единицы, а на S-входах – уровни логического нуля. Рисунок 2.9 - Таблицы истинности триггера при сбросе Микрооперация записи данных. Когда операция записи данных разрешена, т.е. Y =1, и при подаче на синхровходы триггеров тактового импульса С по его заднему фронту, информация, находящаяся на входах триггеров, переписывается в ячейки памяти дискретного устройства и появляется на выходах Qi. При изменении входных данных, т.е. при переключении сигналов X i они с задержкой распространения импульса по цепям микросхем, участвующих в микрооперации записи данных, появляются на входах триггеров. При подаче следующего тактового импульса С микрооперация записи данных повторяется. Рисунок 2.10- Таблицы истинности триггера при записи Когда Y =2, по заднему фронту тактового импульса информация со входов триггера поступает на их выходы, а затем осуществляется сдвиг кода, хранящегося в данный момент в ячейках памяти, в сторону младших разрядов т.е. влево. При сдвиге каждый запоминающий элемент должен: - передать хранимую информацию на элемент Ti-1 - изменить свое состояние за счет приема информации от триггера Т i+1 при сдвиге на один разряд влево. Передача от триггера Тi и изменение его состояния не могут проходить одновременно. В данном курсовом проекте эта трудность исключается за счет использования синхронных двухступенчатых RS-триггеров с динамическим управлением записью. Внутренняя организация таких триггерных схем предусматривает разделение во времени этапов приема входной информации и смены выходной. В них по переднему фронту синхронизирующего сигнала происходит прием информации, а по заднему - изменение состояния. Рисунок 2.11 - Таблицы истинности триггера при сдвиге В данном дискретном устройстве разрабатывается логическая микрооперация - дизъюнкция. Когда Y=3 и на синхровходы триггеров подается тактовый импульс выполняется заданная логическая операция над содержимым ячейки памяти и входными данными.
Рисунок 2.12 - Таблицы истинности триггера при логических операциях В данном дискретном устройстве разработана арифметическая операция вычитания. Анализируя исходное состояние триггера, перенос, в соответствии со словарем переходов RS-триггеров составляем таблицу (рисунок 2.8). Функции возбуждения триггера для данной операции имеют следующий вид: , (1) Рисунок 2.13 - Таблицы истинности триггера вычитании Построение функций возбуждения триггеров Построение объединенных функций возбуждения триггеров реализуется следующим образом: - построение объединенной таблицы функционирования для каждой микрооперации и каждого установочного входа триггера; запись функций возбуждения. Быстродействие дискретного устройства следует оценивать по максимальной частоте тактовых импульсов, поступающих на синхронизирующий вход. Максимальная частота тактовых импульсов – это максимально допустимая частота подаваемых в дискретное устройство импульсов, не приводящих к нарушению его работы. Таблица 2.1 является объединенной таблицей функционирования ЦУ. В ней строки соответствуют микрооперациям, а столбцы установочным входам триггеров. Для каждого установочного входа записывается функция возбуждения. Таблица 2.1 - Объединенная таблица функционирования ЦУ
На основании оставленной таблицы синтезируем функции возбуждения триггеров: , (2) В общем случае для расчета максимальной тактовой частоты необходимо определить минимальные длительности тактового импульса и паузы между тактовыми импульсами. Тогда частоту fmax можно определить по формуле: , (3) Длительность такта для синхронных схем дискретного устройства определяется исходя из быстродействия используемого триггера. Длительность паузы между тактовыми импульсами определяется временем переходного процесса в дискретном устройстве и оценивается максимальной длиной функциональной цепи: , (4) где – максимальная задержка сигнала на одном элементе; n – число уровней функциональной цепи (глубина КСх). Вычисляем максимальную тактовую частоту дискретного устройства: Выполняя инвертирование сигнала на входах триггеров мы добиваемся того, что подача напряжений одинаковых уровней на входы S и R невозможна. Значит, при S = 0, R = 1 – на выходе получим 0, при S = 1, R = 0 – на выходе получим 1. На входах сдвигающего регистра необходимо установить четыре элемента со следующей таблицей истинности (Таблица 2.2). Соединив четвёртый выход с первым входом мы получаем кольцевой право-сдвигающий регистр. Информация с выхода Q4 не будет теряться, а будет циркулировать заново Таблица 2.2- Таблица истинности проектируемого регистра
Поскольку такой регистр сдвига четырёхразрядный, количество возможных комбинаций на входе составит 16. Рассмотрим работу нашего регистра при подаче на вход некоторых комбинаций.(таблица 2.3) Таблица 2.3 – Принцип работы проектируемого устройства
Рисунок 2.14 - Схема право-сдвигающего синхронного регистра на RS-триггерах Разработаем четырёхфазный регистр сдвига на RS-триггерах. Пусть он будет правосдвигающим. Для этого нам понадобится четыре синхронных RS-триггера с синхронизацией по фронту тактирующего импульса и некоторое число логических элементов для создания цепей переноса. Так как сдвигающие регистры с последовательными входом и выходом имеют низкое быстродействие, разработаем схему с параллельными входом и выходом. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|