Pracownia Urządzeń Techniki Komputerowej Dla Uczniów i Studentów. Część 2 - ebook

7 PRZYKŁADY WYBRANYCH UKŁADÓW SEKWENCYJNYCH

7.1 PRZERZUTNIKI W PROGRAMIE ATANUA Przerzutnik D synchroniczny

Rysunek 7.1 Symbol przerzutnika D

Rysunek 7.2 Zasada działania przerzutnika D

Tabela 7.2 Tabela działania przerzutnika D

Wejście E to wejście synchronizujące. Ponieważ jest to przerzutnik synchroniczny, to stan na jego wyjściu Q, może zmienić się tylko, gdy sygnał E jest równy 1. Przerzutnik zapamiętuje wtedy stan wejścia D (i przenosi go na wyjście Q). W pozostałych przypadkach, stan jego wyjścia Q jest poprzednim stanem, czyli Q n-1 . Przerzutnik ten może służyć jako 1 bitowa komórka pamięci oraz do tworzenia bardziej złożonych układów sekwencyjnych.

Przerzutnik SR synchroniczny

Rysunek 7.3 Symbol przerzutnika SR

Tabela 7.3 Opis wejść i wyjść przerzutnika SR

Rysunek 7.4 Zasada działania przerzutnika SR

Tabela 7.4 Tabela działania przerzutnika SR

Wejście E to wejście synchronizujące. Ponieważ jest to przerzutnik synchroniczny, to stan na jego wyjściu Q, może zmienić się tylko, gdy sygnał E jest równy 1. Przerzutnik jest ustawiony w stan 1 (wyjście Q), gdy wejście S = 1. Przerzutnik jest ustawiony w stan 0 (wyjście Q), gdy wejście R = 1. Stany wejść S=1 oraz jednocześnie R=1 są zabronione. Stany wejść S=0 oraz jednocześnie R=0 nie zmieniają stanu przerzutnika (stan jego wyjścia Q jest poprzednim stanem, czyli Q n-1 .

Przerzutnik SR może służyć do tworzenia bardziej złożonych układów sekwencyjnych, np. rejestrów. Do tworzenia rejestrów częściej stosowany jest przerzutnik JK, ponieważ nie występuje w nim stan zabroniony.

Przerzutnik JK synchroniczny

Rysunek 7.5 Symbol przerzutnika JK

Tabela 7.5 Opis wejść i wyjść przerzutnika JK

Rysunek 7.6 Zasada działania przerzutnika JK

Tabela 7.6 Tabela działania przerzutnika JK

Wejście oznaczone małym trójkątem to wejście synchronizujące (zegarowe). Ponieważ jest to przerzutnik synchroniczny, to stan na jego wyjściu Q, może zmienić się tylko, gdy sygnał zegarowy jest równy 1. Przy stanach J=0 i K=0, przerzutnik nie zmienia swojego stanu (wyjście Q), natomiast przy stanach J=1 i K=1, przerzutnik zmienia swój stan na stan będący zaprzeczeniem stanu poprzedniego (oznaczonego jako Q n-1 ). Kombinacja stanów wejść J=1 oraz K=0 zmienia stan przerzutnika na 1. Kombinacja stanów wejść J=0 oraz K=1 zmienia stan przerzutnika na 0.

Dodatkowe wejścia S i R, które działają bez względu na stan wejść J i K i dlatego nazywamy je nadrzędnymi. Wejście S=1 ustawia przerzutnik w stan 1 (Set), a wejście R=1 ustawia przerzutnik w stan 0 (Reset).

Przerzutnik JK może służyć do tworzenia bardziej złożonych układów sekwencyjnych, np. rejestrów.

7.2 PRZERZUTNIKI W PROGRAMIE DIGITAL WORKS Przerzutnik D synchroniczny

Rysunek 7.7 Przerzutnik D

Dodatkowe wejścia PRESET i RESET, które działają bez względu na stan wejścia D i dlatego nazywamy je nadrzędnymi. Wejście PRESET=1 ustawia przerzutnik w stan 1, a wejście RESET=1 ustawia przerzutnik w stan 0.

Tabela 7.7 Tabela działania przerzutnika D

Przerzutnik SR asynchroniczny

Tabela 7.8 Tabela działania przerzutnika SR

Przerzutnik JK synchroniczny

Rysunek 7.9 Przerzutnik JK

Dodatkowe wejścia PRESET i RESET, które działają bez względu na stan wejść J K, dlatego nazywamy je nadrzędnymi. Wejście PRESET=1 ustawia przerzutnik w stan 1, a wejście RESET=1 ustawia przerzutnik w stan 0.

Tabela 7.9 Tabela działania przerzutnika JK

7.3 LICZNIKI MODULO W PROGRAMIE ATANUA Licznik dodający 3-bitowy (tzw. liczący do przodu) modulo 3 Licznik dodający to sekwencyjny układ cyfrowy, który po każdym impulsie podanym na jego wejście zwiększa liczbę pamiętaną w liczniku o jeden.

Rysunek 7.10 Schemat 3-bitowego licznika synchronicznego (dodającego) ówi

Tabela 7.10 Tabela działania licznika modulo 3 (dodającego) Przebieg stanów logicznych w programie Atanua jest możliwy ale jest bardzo nieczytelny, dlatego został tu pominięty. Najlepiej jeśli przebiegi czasowe sprawdzisz w analogicznym układzie wykonanym za pomocą Digital Works.

Licznik odejmujący 3-bitowy (tzw. liczący do tyłu) modulo 3 Licznik odejmujący to sekwencyjny układ cyfrowy, który po każdym impulsie podanym na jego wejście zmniejsza liczbę pamiętaną w liczniku o jeden.

Rysunek 7.11 Schemat 3-bitowego licznika synchronicznego (odejmującego)

Tabela 7.11 Tabela działania licznika modulo 3 (odejmującego) Przebieg stanów logicznych w programie Atanua jest możliwy ale jest bardzo nieczytelny, dlatego został tu pominięty. Najlepiej jeśli przebiegi czasowe sprawdzisz w analogicznym układzie wykonanym za pomocą Digital Works.

7.4 LICZNIKI MODULO W PROGRAMIE DIGITAL WORKS Licznik dodający 3-bitowy (tzw. liczący do przodu) modulo 3: Licznik dodający to sekwencyjny układ cyfrowy, który po każdym impulsie podanym na jego wejście zwiększa liczbę pamiętaną w liczniku o jeden.

Rysunek 7.12 Schemat 3-bitowego licznika synchronicznego

Tabela 7.12 Tabela działania

Rysunek 7.13 Przebieg stanów logicznych

Licznik odejmujący 3-bitowy (tzw. liczący do tyłu) modulo 3 Licznik odejmujący to sekwencyjny układ cyfrowy, który po każdym impulsie podanym na jego wejście zmniejsza liczbę pamiętaną w liczniku o jeden.

Rysunek 7.14 Schemat 3-bitowego licznika synchronicznego

Rysunek 7.15 Przebieg stanów logicznych

7.5 DZIELNIK CZ Ę STOTLIWO Ś CI W PROGRAMIE ATANUA Przerzutnik D można wykorzystać do dzielenia częstotliwości sygnału zegarowego, czyli zmniejszania jego częstotliwości. Przykład wykonany w programie Atanua , został zaprezentowany poniżej. Każdy przerzutnik D dzieli częstotliwość sygnału zegarowego wchodzącego do niego przez 2.

 Częstotliwość sygnału F2 jest 2 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

 Częstotliwość sygnału F4 jest 4 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

 Częstotliwość sygnału F8 jest 8 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

Rysunek 7.16 Schemat dzielnika częstotliwości

Na przykład przy założeniu, że sygnał CLOCK ma częstotliwość 1 Hz, to:

 Dioda F1 będzie mrugała co 1 sekundę.

 Dioda F2 będzie mrugała co 2 sekundy.

 Dioda F4 będzie mrugała co 4 sekundy.

 Dioda F8 będzie mrugała co 8 sekund.

7.6 DZIELNIK CZ Ę STOTLIWO Ś CI W PROGRAMIE DIGITAL WORKS

Przerzutnik D można wykorzystać do dzielenia częstotliwości sygnału zegarowego, czyli zmniejszania jego częstotliwości. Przykład wykonany w programie Digital Works , został zaprezentowany poniżej. Każdy przerzutnik D dzieli częstotliwość sygnału zegarowego wchodzącego do niego przez 2.

 Częstotliwość sygnału F2 jest 2 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

 Częstotliwość sygnału F4 jest 4 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

 Częstotliwość sygnału F8 jest 8 razy mniejsza od częstotliwości sygnału F1 (CLOCK).

Rysunek 7.17 Schemat dzielnika częstotliwości

Na przykład przy założeniu, że sygnał CLOCK ma częstotliwość 1 Hz, to:

 Dioda F1 będzie mrugała co 1 sekundę.

 Dioda F2 będzie mrugała co 2 sekundy.

 Dioda F4 będzie mrugała co 4 sekundy.

 Dioda F8 będzie mrugała co 8 sekund.

Rysunek 7.18 Przebieg stanów logicznych