04Глава 3 (561021), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Схема управления преобразует информацию, поступающую на входы А1…Аn, в сигналы, которые подаются на установочные входы запоминающего элемента. Как правило, триггеры имеют еще один вход — вход для синхронизирующих сигналов С. Сигналы, поступающие на этот вход, определяют момент приема триггером входной информации. Поскольку прием информации синхронизирован с моментом подачи сигнала на вход С, то такой триггер назван синхронизируемым, или синхронным.
Рассматриваемые ниже триггеры обладают следующими свойствами. На входы А1…Аn поступают сигналы, несущие логическую входную информацию, на вход С — сигнал синхронизации. Входная информация принимается на хранение триггером с поступлением сигнала синхронизации или изменением его фронта. Такой режим соответствует синхронной работе триггера. Но синхронный триггер может применяться и при асинхронной работе. При этом на синхронизирующий вход триггера сигналы могут поступать от схем, непосредственно не связанных с синхронизирующими сигналами.
Наряду с хранением информации триггер может выполнять различные логические функции. Логические свойства триггера можно описать с помощью таблицы переходов (табл. 3.2), которая Q(t+1) определяет зависимость выходных сигналов триггера от значений входных сигналов Ai(t) и состояния триггера Q(t) в предыдущий момент времени. Для каждого типа триггера, задаваемого таблицей переходов, вводят специальное обозначение входов, отличное от общего обозначения А.
Таблица 3.2а. Таблица переходов триггера D
| Вход (время t) | Выход (время t+1) |
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Таблица 3.2б. Таблица переходов триггеров J-K, R -S,
| Входы (время t) | Выход (время t+1) | |||
| 0 | 0 | Q(t) | Q(t) | - |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 |
| - |
|
| R, | S, | J-K | R-S |
|
Рассмотрим наиболее часто применяемые типы триггеров.
D – триггер имеет один логический вход D (delay – задержка), состояние которого с каждым синхронизирующим сигналом передается на выход, т.е. выходные сигналы представляют собой задержанные входные. Таким образом, D – триггер — элемент задержки входных сигналов на один такт. Характеристическое уравнение триггера Q(t+1)=D(t).
J-K – триггер имеет два логических входа: j и k. Сигнал по входу j(j=1) устанавливает триггер в единичное состояние, а по входу k(k=1) в нулевое состояние. Если j=k=1, то триггер изменяет свое состояние на противоположное; при одновременной подаче на входы сигналов j=k=0 триггер не изменяет своего состояния. Характеристическое уравнение триггера 
.
R-S – триггер имеет два логических входа: R и S. Одновременная подача на оба входа триггера сигналов, соответствующих единице, запрещена. Если на оба входа поданы сигналы, соответствующие нулю, то триггер на изменяет своего состояния. Характеристическое уравнение триггера 
.
Обычно триггер, управляемый по синхронному входу, кроме информационных входов А имеет, как правило, асинхронные входы предварительной установки триггера в состояние «0» или «1». Сигналы, поступающие на эти входы, пользуются приоритетом, т.е. независимо от состояния других входов триггера они сразу (по переднему фронту) устанавливают триггер в определенное состояние. Буквой 
обозначают асинхронный вход для установки триггера в состояние «1», а буквой 
— для установки триггера в состояние «0». Синхронный триггер имеет обычно инверсные установочные входы и реализует функцию, приведенную в таблице переходов (см. табл. 3.2, б). Синхронные триггеры с асинхронными и установочными входами получили название универсальных триггеров соответствующего типа.
Синтез триггерных устройств. Универсальные триггеры классифицируются по способу их построения на два основных типа: основной — вспомогательный (M – S) со срабатыванием по заднему фронту сигнала синхронизации и основной — коммутирующий (М – К) со срабатыванием по переднему фронту сигнала синхронизации. Исходными данными при разработке триггера служат заданные описания его логического функционирования и требования к основным электрическим параметрам. Общая методика синтеза триггерных устройств следующая:
-
Составление таблицы переходов. Функционирование триггера может быть задано в различной форме: словесным описанием, в виде временных диаграмм, таблицами состояний и т.п. Входной алфавит определяется типом проектируемого триггера, а выходной алфавит и функции выходов выбираются двоичные. При структурном проектировании в качестве исходной информации о функционировании триггера используют таблицы переходов.
-
Составление кодированной таблицы прямых выходов триггера и его функций возбуждения, исходя из заданного типа базового триггера и кодирования его внутренних состояний.
-
Минимизация полученных функция возбуждения и выходов.
-
Составление структурной схемы на основании минимальных функций возбуждения и выходов в соответствии с выбранной элементной базой.
-
Составление электрической схемы триггера.
Синтез M – S-триггера. При синтезе M – S-триггеров с некоторыми ограничениями можно применить общую теорию конечных автоматов. Входной алфавит определяется типом проектируемого триггера, а выходной алфавит и функции выходов — двоичные. Для такого триггера закодированные внутренние состояния (Si) автомата приведены в табл. 3.3, 3.4.
Таблица 3.3.
| Si | M | S |
| S0 | 0 | 0 |
| S1 | 0 | 1 |
| S2 | 1 | 0 |
| S3 | 1 | 1 |
Таблица 3.4.
| Pi | C | V | K |
| P0 | 0 | 0 | 0 |
| P1 | 0 | 0 | 1 |
| P2 | 0 | 1 | 0 |
| P3 | 0 | 1 | 1 |
| P4 | 1 | 0 | 0 |
| P5 | 1 | 0 | 1 |
| P6 | 1 | 1 | 0 |
| P7 | 1 | 1 | 1 |
Таблица 3.5.
| Pi | Si | |||
| S0 | S1 | S2 | S3 | |
| P0 | S0 | S0 | S3 | S3 |
| P1 | S0 | S0 | S3 | S3 |
| P2 | S0 | S0 | S3 | S3 |
| P3 | S0 | S0 | S3 | S3 |
| P4 | S0 | — | — | S3 |
| P5 | S0 | S1 | — | S1 |
| P6 | S2 | — | S2 | S3 |
| P7 | S2 | — | — | S1 |
Таблицы переходов и синтез двухступенчатого триггера рассмотрим на примере синхронного J-K – триггера, собранного на базе бистабильных ячеек и логических схем И — НЕ. Закодированные слова, подаваемые на входы триггера, приведены в табл. 3.6. С помощью таблицы кодирования внутренних состояний и входных слов составляется таблица переходов синхронного триггера. При отсутствии синхросигнала (по его заднему фронту) происходит перезапись состояния первой ступени М-триггера во вторую ступень S-триггера. Если на вход С подается сигнал синхронизации, то перезапись по переднему фронту из М в S запрещается. Таким образом, входные слова Р0…Р3 оказывают на автомат одинаковое воздействие.
Прочерком в таблице переходов (табл. 3.5) обозначены избыточные состояния. Так, если автомат находится в состоянии S1 или S2, то слово Р4 не может быть подано на вход, потому что не произошла перезапись из М в S. Длительность синхросигнала должна быть достаточной для того, чтобы произошла перепись информации из М в S, по той же причине на вход не попадаются слова: Р5, если автомат находится в состоянии S2; Р6, если автомат находится в состоянии S1; Р7, если автомат находится в состоянии S1 или S2.
Таблица 3.6.
| Выходные сигналы | Функции возбуждения | |||||||||
| C | J | K | Q1(t) | Q2(t) | Q1(t+1) | Q2(t+1) |
|
|
|
|
| 0 | x | x | 0 | 0 | 0 | 0 | b | 1 | b | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | b | 1 | 0 | 1 | |||
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | b | 1 | 0 | |||
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | b | 1 | b | |||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | b | 1 | b | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | b | 1 | b |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | b | 1 | b | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | b | 1 | 1 | b |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | b |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | b | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | b | b | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | b | 1 | b |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | b | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | — | — | — | — | — | — |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | b |
Однако допустима подача входного слова Р5, если автомат находится в состоянии S1, и входного слова Р6, когда автомат находится в состоянии S2, так как в этом случае М находится в нулевом состоянии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
