Условное графическое обозначение

Стандарт	Logisim

Традиционное применение

· «Ленивая» реализация логических функций, когда минимизацией можно пренебречь. Удобно для разработчика, но приводит к дополнительным затратам.

· В качестве коммутатора  к 1:

o Для преобразования параллельного входа в последовательный;

o Для поочередного подключения многих источников информации к одному потребителю.

Реализация логической функции 4 переменных

В данном примере реализуется логическая функция .

MUX 16-1	MUX 8-1	MUX 4-1	MUX 2-1 и MUX 4-1

Демультиплексоры

Демультиплексор – комбинационная схема, у которой имеются: один информационный вход,  адресных входов,  выходов, может присутствовать разрешающий вход. Осуществляет коммутацию единственного информационного входа к одному из выходов под управлением адресных и разрешающего входов. Сигнал на разрешающем входе управляет демультиплексором в целом: либо разрешает прохождение сигналов на выход, либо нет. В виде самостоятельной схемы не выпускаются. Реализуются на базе дешифратора.

Таблица истинности

1	0	0	D	0	0	0
1	0	1	0	D	0	0
1	1	0	0	0	D	0
1	1	1	0	0	0	D
0	x	x	0	0	0	0

Функциональная схема

Функциональная схема

Условное графическое обозначение

Стандарт	Logisim

 

В зависимости от реализации входы и выходы могут быть как прямыми, так и инверсными.

Традиционное применение

· В качестве коммутатора 1 к  (для поочередного подключения одного источника информации ко многим потребителям);

· Для реализации логических функций (получается реализация на дешифраторах)

Шифраторы

Шифратор – комбинационная схема, выполняющая обратную дешифратору функцию, имеющая:  информационных входов,  выходов. Преобразует номер информационного входа, на котором сформирован значащий уровень сигнала, из десятичной системы счисления в двоичную. Виды шифраторов:

· Полные формируют весь доступный по разрядности диапазон двоичных чисел;

· Неполные ориентированы на ограниченный диапазон (например, 10-4 формирует числа от 0000 до 1010);

· Простые – правильная комбинация задается унитарным кодом;

· Приоритетные – если на входе любая комбинация, но на выходе будет код, соответствующий старшему входному сигналу.

Таблица истинности

1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1
0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	1
0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0
0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1
0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	0
0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1

Комбинационная схема

Условное графическое обозначение

Стандарт	Logisim (шифратор приоритетов)

Традиционное использование

· Получение кодов нажатых клавиш;

· В составе преобразователей кодов.

Преобразователь кодов

С помощью дешифратора и шифратора приоритетов можно создать преобразователь кодов – комбинационную схему, возвращающую значения в зависимости от входных сигналов, решающую поставленную задачу.

Задача: разработать преобразователь кодов 3-хразрядных отрицательных чисел из прямого кода в дополнительный.

Таблица истинности	Реализация
X2 X1 X0 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1

Лекция №7

Триггеры

Триггер – это простейший цифровой автомат, который представляет собой элементарную ячейку памяти и может хранить один бит информации. Может находиться в одном из двух состояний – 0 или 1. Реализуется на базисных элементах (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Эффект запоминания возникает благодаря наличию обратных связей между элементами. Триггеры могут использоваться как самостоятельно в составе других устройств, так и образовывать более сложные устройства (например, счетчики).

Классификация

 

1. По логическому функционированию: RS, D, T, JK (основные типы);

2. По способу записи информации:

a. Асинхронные:

Запись информации осуществляется в момент подачи сигнала на информационные входы.

b. Синхронные:

Сигнал синхронизации – это последовательность дискретных импульсов стабильной частоты.

i. Со статическим управлением (стробируемые):

Воспринимает информационные сигналы во время действия активного уровня на входе C, т.е. пока C=1, происходит постоянная перезапись информации, а когда C=0, происходит фиксация состояния триггера.

ii. С динамическим управлением (тактируемые) (фронтовые триггеры):

Воспринимает информационные сигналы в моменты переключений синхроимпульса (0 à 1 или 1 à 0), т.е. в моменты прихода переднего или заднего фронта сигнала.

Запись возможна только в присутствии разрешающего сигнала C (Clock), т.е. сигнала синхронизации. Вход C называется прямым динамическим, если переключение триггера происходит в момент прихода переднего фронта, инверсным динамическим – если переключение происходит в момент прихода заднего фронта. Для цифровых автоматов синхронизация очень важна, поскольку позволяет согласовывать во времени процессы чтения и записи, происходящие в разных частях схемы, реализуя, таким образом, алгоритм работы устройства.

3. По количеству ступеней:

a. Одноступенчатые:

Для запоминания используется только одна ступень. Возникают проблемы при записи и считывании информации в пределах одного такта. Что считано: старая информация или новая?

b. Двухступенчатые:

Состоят из двух одноступенчатых, работающих в противофазе. Работают в 2 раза медленнее, но решают проблему одноступенчатых триггеров: когда вторая ступень еще хранит старую информацию, первая уже может принимать новую.

Поскольку реальные времена срабатывания элементов зависят от незначительных отклонений в процессе их изготовления, то при включении питания триггер непредсказуемо принимает одно из двух состояний. Это приводит к необходимости выполнять первоначальную установку триггера в требуемое исходное состояние.