Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Ранее мы видели, что триггер сохраняет информацию до тех пор, пока тактовый импульс имеет низкий уровень. (Разумеется, прн расчете схемы, в частности условий подачи информации на вход Р, должны учитываться задержки включения (20 нс) и установления (5 нс).) Р-триггеры серии 273 относятся к группе триггеров, синхронизируемых фронтом. В микросхемах 7415363 и 74) 5373 использованы триггеры-защелки (рис. 3.37), которые, как показано раньше, «прозрачны». Другими словами, это означает, что если на разрешающем входе уровень высокий, то сигнал на выходе повторяет входной сигнал. В этом и состоит сквозная (от входа до выхода) прозрачность схемы.
В тот ~момент, ког- Уерадление 7дегход (7Е7 7рехсята дилане ге ) дегходег ОЕ 7 д 1е 14 17 1д нии дуртер зашелной а Вход раз- решения Рис, 3.37. а — восьмиразрядный регистр с трехстабильиыми выходами нв восьми триггерах с защелкой в микросхемах 74Е8363 и 74ЕБ373; б — услов. ное обозначение регистрз с указаниями функниональных зависимостей по системе МЭК. Элементы ваномннающих устройств 215 Ьпрао'.енсе 9мтад б гЩяаа- ( равлен- ,г7дунаа- радлен- нанигана данна ус ная агина давнего тангяс'да ге анас'. 7с ел адате лвсет 3 Улрабление (дс,тадф ривреигаюи4игй да герд уенля Рис. 3.38. Соединение двух шин с помогпью восьмирааридных регистров на гт-триггерах в микросхемах 7418364.
да уровень сигнала на разрешающем входе становится низким, информация переключается на вход О и наступает режим блокировки. С выходов гл-триггера сигналы подаются на входы трехстабильного сопрягающего элемента. Только при этом условии регистр можно использовать как входное устройство микропроцессора. До тех пор пока микропроцессор не запрашивает данных с регистра, выходы регистра должны быть в неопределенном положении.
Дело в том, что микропроцессор получает данные с общей шины, в которой информации триггера может ие Глава д ь тигпв>аа- Сеигпиби- ние Записе пие записе вв>бор, втиптеп г дгпип .тйпйА Гапптаввгв ипп4пвсвг Рвс. 3.39. Четыре восьмиразркдных регистра в макросхемах 74ЕБЗ64 14ХО бат). не быть. В общий поток данных информация триггера может вводиться байтами только по команде через трехстабильный элемент сопряжения. Микросхема 74ЕЬ363 имеет сопрягающнй элемент с двух- стабильным выходом; этот элемент может нагружаться на шину с относительно большой емкостью или соответственно с малым волновым сопротивлением.
Кроме того, общий вход разрешения выполнен как триггер Шмитта, что обеспечивает повышенную помехозащищенность. Входы триггеров выполнены как эмнттерные повторители на транзисторах, благодаря чему нагрузка логических управляющих схем получается минимальной. Условное обозначение по системе МЭК микросхемы ).5373 показано на рис. 3.37, б. Трехстабильные выходы получают разрешение (разблокируются) в момент, когда становится низким уровень на 217 Элементы напоминающих устройств те те Рис. 3.40 Условное обозначение схемы упГавления элементами памяти по си- стеме МЭК.
входе ОЕ. Входы принимают информацию, если вход С получает высокий уровень. Цифра 1 у входа 0 указывает на то, что переприем данных зависит от состояния сигнала на входе С1. Весьма интересно применение синхронизуемых фронтом 0-регистров с трехстабильным выходом в качестве элементов сопряжения двух шин для двунаправленного и асинхронного обмена данными. Такая ситуация возникает, когда несколько микропроцессоров со своими ведущими и ведомыми регистрами, 2!8 Глава 3 работающими самостоятельно и асинхронно, должны связываться между собой. Между шинами данных можно включить последовательно и параллельно несколько регистров (рпс.
3.38). Согласовать регистр с соответствующей шиной данных можно с помощью сопрягающих элементов с трехстабильным выходом. Синхронизуемые входы Р-триггеров позволяют вводить информацию в регистр в любое время и (сразу же или в любое другое время) передавать ее на другую шину. Другие применения можно получить от нескольких регистров, объединенных в группы, например в группу из 4-байтных регистров, показанную на рис.
3.39. Входы Р и сопрягающие элементы с трехстабильными выходами выведены группами по 8 линий записи и воспроизведения. Благодаря тому что тактовый сигнал на триггеры четырех регистров подается по дешифратору «1 из 4», на запись можно вводить сигнал селективно, выбирая его из 4 линий. Осуществлять селективное воспроизведение одного из четырех сигналов позволяет элемент сопряжения с трехстабильным входом, который имеется в самом селекторе (на схеме слева).
3.22. Условные обозначения функции управления элементами памяти в системе МЭК Условные графические обозначения функции управления элементами памяти на триггерах, которые могут встретиться в практике на схемах, приведены на рис. 3.40. По назначению входов элементы памяти могут относиться к типам $К, Ж и Р.
На приведенных обозначениях входы триггеров не показаны. Для процессов управления они значения не имеют. Двойные стрелки указывают моменты времени срабатывания триггеров. Это моменты времени поступления сигналов на вход для записи. Стрелки с зачерненными кружкамиуказывают, что сигнал на выходе в течение всего импульса следует за изменениями сигнала на входе, т. е. указывают состояние прозрачности триггера. Обозначения справедливы для положительных и отрицательных импульсов и для фронтов нарастания н спада. Ниже приведены участки временных диаграмм, соответствующие данному типу триггера.
Прямые уголки у выходов указывают на то, что сигнал на данный выход поступает с задержкой. Глава 4 СЧЕТЧИКИ И ДЕЛИТЕЛИ ЧАСТОТЫ 4.1. Введение Двоичные счетчики и делители частоты используются в самых разных областях техники, в частности в управляющих системах ЭВМ, в цифровых электронных часах и частотомерах. Наиболее часто на практике применяются двоичные и десятичные счетчики и делители. Счетчики и делители (по модулю п) подразделяются на синхронные, у которых разряды деления синхронизуются поступающими извне тактовыми импульсами, и на асинхронные, у которых каждый данный разряд синхронизует следующий разряд деления.
В асинхронных двоичных счетчиках между фронтом тактового импульса и моментом переключения разряда деления в цепочке существует определенный временной интервал (задержка), т. е. фронт тактового импульса не совпадает с моментом переключения разряда, деления. Это обстоятельство особенно неприятно в случаях, когда результаты счета должны быть декодированы в последовательность импульсов. Временные задержки при декодировании приводят к ошибочным результатам. Отличительная особенность синхронных счетчиков состоит в том, что фронты импульсов деления когерентны, т. е.
фронты импульсов деления всегда синхронны с фронтами тактовых импульсов. Десятичные счетчики по структурной организации подразделяются на последовательные и параллельные. Первые,как это видно по самому названию, работают в режиме последовательной подачи счетных импульсов на входы разрядов, вторые— в режиме параллельной подачи.
Поскольку обработка сигналов всегда требует определенного времени, то параллельные счетчики оказываются более быстродействующими, чем последовательные, и работают при более высокой частоте синхронизации. На рис. 4.1 — 4.4 показаны структурные схемы синхронных н асинхронных счетчиков последовательного и параллельного типов. Десятичные счетчики (счетчики по модулю и) работают по коду, который часто выбирается из соображений минимизации числа необходимых элементов схемы. При этом важным является фактор пригодности кода к арифметической обработке сигналов в ЭВМ. Для преобразования десятичных цифр в двоично-десятичный код необходимо иметь как минимум четыре Счетчики и делители частоты 22! триггера.
Число возможных двоичных комбинаций будет равно 24= 16. Из них по прямому назначению используются только десять комбинаций. Десятичные числа получаются путем умножения значащих единиц на разряд столбца кода и последующего сложения полученных чисел. Если столбцу кода разряд не придан, то правило недействительно и тогда по конструкции двоичных комбинаций определить, какому десятичному числу он соответствует, уже невозможно. Разработаны интегральные схемы ТТЛ и КМОП-логики, в которых на одном кристалле помещаются один или два полных делителя на 1О или на 16.
В качестве элементов памяти в делителях используются ЗК-, П- или ЬцТ-триггеры. Для реализации специфических функций в схемы счетчиков вводятся дополнительные логические элементы. Такими функциями являются, например, параллельный ввод и запись данных триггеров, синхронизация делителей внешними тактовыми импульсами, а также реверсирование счета с прямого на обратный. Как уже отмечалось, для деления частоты входного сигнала используется двоичный код. Десятичные делители обычно работают по двоично-десятичному коду, хотя встречаются и разработки с применением других кодов, например в счетчике Джонсона. Чаще всего код Джонсона применяется в счетчиках на элементах КМОП-логики. Это объясняется тем, что в этих счетчиках дешифровка разрядов кода реализуется проще, чем в делителях по двоичному, десятичному или двоично-десятичному коду.
Для многих целей оказывается более простым предустановка счетчика Джонсона. Говоря о счетчиках с предустановкой, мы прежде всего имеем в виду делители в синтезаторах частот. В цифровой технике счетчики и делители применяются очень широко. При этом вовсе необязательно, чтобы импульсы числовых кодовых посылок поступали к счетчикам регулярно. Это обстоятельство позволяет использовать счетчики, например, для строгого упорядочения ряда событий с помощью команд извне.
В этой связи говорят о счетчиках управления или о схемах управления. Одна из таких схем управления, используемая: в стиральных автоматах, будет рассмотрена ниже. В общих чертах скажем лишь, что программа стирки разделена на несколько частных операций, которые должны быть осуществлены в строго определенной последовательности.
Схема управления как раз и следит за тем, чтобы эта последовательность была выдержана. Порядок работы систем управления вообще задается так называемой, структурной схемой, которую иногда называют также диаграммой Гуфмана. Схема алгоритмов управления стиральным автоматом приведена на рис. 4.5. Внимательно рас- ТЕгУР80 Мт Т00 НП00 дтир- пуск проераггкат стирки иВН-сигнал датчика Верхнего уродня отсидкоспти теггР 80 - сигнал датчика теппературы !00'С) 8кт ~00 -пинал датчика счетчика р00 одоротс6) ид~ -сигнал датчика нигнскеео уродкя асидкости ЕГ'0 — еятикинутный цикл центригругиробания и кокетт стирки Рис.
4.5. Программа работы стирального автомата. Счетчики и делители частоты 223т смотрев ее, можно заметить, что цепь управления начинает свою работу из состояния покоя, характеризуемого положением счетчика О. Цепь управления автоматически переходит в состояние О, как только на нее подается напряжение питания. Когда с пульта подается команда на включение автомата„ цепь управления из положения 0 переходит в положение 1. Команда на включение может подаваться и с дистанционного пульта, установленного в другом помещении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
