Особливості синтезу цифрових автоматiв iз пам’яттю на основі jk-тригерів

При виконанні синтезу ЦА на основі JK- тригерів, необхідно враховувати деякі особливості, пов’язані з тим, що даний тип тригерів, порівняно з іншими, має найбільш розвинені логічні можливості.

Таблицю переходів JK -тригеру можна подати у вигляді таблицi 12.

Таблиця 12

	J	K
		*
		*
	*
	*

 

Із аналізу таблицi 12, можна зробити деякі важливі висновки.

По-перше, перехід тригеру з будь-якого стану в інший однозначно визначається тільки одним з двох вхідних сигналів (J або K) та не залежить від значення другого сигналу. Наприклад, якщо J = 1, то тригер перейде з нульового стану в одиничний, незалежно від того, яке значення має K.

По-друге, перехід тригеру з нульового стану в будь-який інший (0 або 1) визначається виключно значенням J, а перехід тригеру з одиничного стану – виключно значенням К. Указане твердження можна записати наступним чином:

Дана властивість дозволяє отримати дуже прості функції збудження (слід складати таблицю переходів синтезованого ЦА з урахуванням вмісту табл. 12).

Наприклад, таблиця переходів для синтезованого дворежимного лічильника з використанням JK -тригерів (таблиця 13) містить удвічі більше стовпчиків для вхідних сигналів тригерів (функцій збудження), ніж таблиця 2, але в кожному рядку даних стовпчиків присутні невизначені значення сигналів.

Як відомо, при використанні карт Карно ці значення довизначаються за вибором виконавця з метою підвищення ефективності мінімізації, що дозволяє отримати більш прості логічні функції.

 

Таблиця 13

М

Початковий стан

Наступний стан

Сигнали на входах тригерів

J2

K2

J1

K1

J0

K0

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

Загальний висновок

Головною метою синтезу ЦА з пам’яттю є визначення всіх його можливих станів i переходів, відповідно заданому алгоритму функціонування, та отримання функцій збудження всіх входів тригерів, з яких складається автомат (зазначеного достатньо для складання логічної схеми ЦА).

Багатоваріантність можливих реалізацій ЦА пов’язано з вибором типу тригерів i способу побудови його комбінаційної частини.

Теоретично будь-який ЦА може бути побудований на тригерах будь-якого типу. Найбільш розповсюджено в схемотехніці D-тригери та JK-тригери.

JK-тригер має більш розвинені логічні можливості,а тому для нього можна отримати більш прості функції збудження, але кількість функцій буде удвічі більшою, ніж для D-тригеру.

Яке рішення буде оптимальним для конкретного ЦА, в загальному випадку заздалегідь невідомо.

1.2 Анализ и синтез комбинационных схем

 

1.2.1.Типы цифровых автоматов

 

В зависимости от типа элементов, из которых построен автомат, различают два основных типа цифровых автоматов: 1) комбинационные схемы; 2) цифровые автоматы с памятью.

Комбинационные схемы: состоят только из логических элементов (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ и т.д.); могут иметь несколько входов и несколько выходов (рисунок 1.25).

 

Рисунок 1.25

 

Главной особенностью комбинационных схем является то, что сигнал на выходе схемы зависит только от комбинации сигналов на входах схемы и не зависит ни от времени, ни от предыстории входных сигналов.

Поэтому, при многократном поступлении одного и того же входного сигнала, на выходах комбинационной схемы будет формироваться один и тот же выходной сигнал.

Цифровые автоматы с памятью состоят из логических элементов и элементов памяти (рисунок 1.26).

 

 

Рисунок 1.26

 

Информация, записанная в элементах памяти цифрового автомата с памятью, называется состоянием цифрового автомата с памятью.

Основная особенность цифровых автоматов с памятью состоит в том, что сигнал на выходе автомата зависит как от входного сигнала, так и от состояния автомата.

В свою очередь, состояние автомата зависит от того, какие сигналы поступали на его входы до настоящего момента времени, то есть от предыстории работы автомата. Поэтому, при многократном поступлении одного и того же входного сигнала, на выходах автомата с памятью могут формироваться различные выходные сигналы.

При сопоставлении комбинационных схем и цифровых автоматов с памятью, можно сделать вывод, что комбинационные схемы имеют единственное состояние.

Комбинационные схемы используются для технической реализации логических функций. При помощи комбинационной схемы, определяется значение логической функции для заданных значений логических переменных.

В теории автоматов считается, что, при изменении сигналов на входах схемы, выходной сигнал мгновенно принимает соответствующее значение, то есть задержка сигналов логическими элементами не учитывается.

В цифровых автоматах с памятью формирование выходного сигнала занимает определенное время, которое обычно разбивается на такты.

В каждом такте, в зависимости от входного сигнала и состояния автомата, формируется выходной сигнал и новое состояние автомата.

Таким образом, выходной сигнал автомата с памятью зависит от последовательности входных сигналов.

Поэтому цифровые автоматы с памятью также называют последовательностными схемами.