Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Структурное представление цифровых устройств




На 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

Опер. S0 R0 S1 R1 S2 R2 S3 R3
Y0 X0 X1 X2 X3
Y1 Q1 Q2 Q3 Pвх
Y2 X0   X1   X2   X3  
Y3
Y4
Y5
Y6                

 

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

Х1 Х2 Y
     
     
     
     

 

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

№ комбинации Вход Выход
D1 D2 D3 D3 № импульса Q1 Q2 Q3 Q4
                   
         
         
         
         
                   
         
         
         
         
                   
         
         
         
         
                   
         
         
         
         

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:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных