Міністерство освіти Російської Федерації
Російський хіміко-технологічний університет
ім. Д.І. Менделєєва
Новомосковський інститут
Типові логічні схеми послідовних типу
Методичні вказівки
Під редакцією В.І. Воробйова
Новомосковськ 2008
УДК 681.325
ББК 32.973
Т434
Рецензенти:
доцент кафедри "Автоматизація виробничих процесів" В.І. Іванків, доцент кафедри "Автоматизація виробничих процесів" В.Р. Предместін
Укладач Прохоров Віктор Сергійович
Т434 Типові логічні схеми послідовних типу.
Методичні вказівки/НІ РХТУ ім.Д.І. Менделєєва. Сост.: В.С. Прохоров, під редакцією В.І. Воробйова, Новомосковськ, 2008, 27 с.
Розглядається робота, архітектурні та схемотехнічні особливості типових логічних схем послідовних типу, які застосовують в мікропроцесорних системах.
Іл 43. Табл.5. Бібліогр.7 назв.
УДК 681.322
ББК 32.973
В© Російський хіміко-технологічний університет ім. Д.І. Менделєєва, Новомосковський інститут, 2008
Введення
На відміну від комбінаційних схем (КС) значення вихідних сигналів послідовних схема (ПС) в даний момент часу залежать не тільки від значень вхідних сигналів в цей же момент часу, але і від їх попередніх значень. З цього випливає, що ПС реалізує функціональну зв'язок вже не між окремими значеннями вхідних і вихідних сигналів, а між їх послідовностями. Тому, на відміну від КС, роботу ПС слід розглядати в часі.
Для того, щоб значення вихідних сигналів залежали від попередніх значень вхідних, ПС повинні володіти пам'яттю, в якій зберігається інформація про попередні вхідних впливах. Ця інформація використовується в ПС у вигляді сукупності сигналів, вироблюваних пам'яттю.
Особливе значення при вивченні послідовних схема мають елементи пам'яті - тригери.
1. Тригери
Тригери - це логічні пристрої з пам'яттю, які здатні тривало залишатися в одному з двох можливих стійких станів і стрибком чергувати їх під дією зовнішніх сигналів.
1.1 Тригерна осередок
Основу тригерів складають найпростіші запам'ятовуючі осередки, що представляють собою симетричну структуру з двох логічних елементів АБО-НЕ або И-НЕ, охоплених перехресної зворотним зв'язком:
Рис.1.1 Принципи побудови тригерних комірок і їх умовні позначення.
Незалежно від того, яку функцію виконують логічні елементи І-НЕ або АБО-НЕ, осередки можуть знаходитися в двох стійких станах: 1 і 0. Станом 1 відповідає одиничний сигнал на виході Q, станом 0 відповідає одиничний сигнал на виході.
Вхід, по якому осередок встановлюється в стан 1, позначається буквою S, а в стані 0 - буквою R.
Коли на обох інформаційних кодах існують логічні нулі (S = R = 0), сигнали на виході можуть мати одне з двох поєднань: Q = 1, = 0 або Q = 0, = 1, так як кожен логічний елемент АБО-НЕ інвертує вхідні сигнали, а перемикаючим сигналом служить одиниця. Припустимо, що Q = 1. Цей сигнал, діючи на вході нижнього елемента створює на його виході = 0. У свою чергу, на входах верхнього елементів два нульових сигналу - з входу R і з виходу, забезпечує Q = 1. Стан це стійке.
Якщо на один з входів подати одиничний сигнал, зберігаючи нульовий на іншому, тригер прийме стан, який однозначно визначається вхідною інформацією. При вхідних сигналах S = 1, R = 0 тригер приймає одиничне стан Q = 1, = 0, а при S = ​​0, R = 1 - нульове: Q = 0, = 1. При появі керуючого сигналу на одному з входів відбувається або перекидання тригера, або підтвердження існуючого стану, якщо воно збігається з необхідним.
Якщо одночасно подати перемикаючі сигнали на обидва входи (S = R = 1), на обох виходах з'являться логічні нулі (Q == 0) і пристрій втратить властивості тригера. Тому комбінацію S = R = 1 називають невизначеною (н/о).
Перехід від невизначеною комбінації до нейтральної (S = R = 0) називають забороненої комбінацією, так як стан виходів при цьому відновлюється, але з однаковою ймовірністю воно може стати одиничним, так і нульовим, тобто веде до непередбачуваного поведінки тригера.
Тригер, який переключається сигналами логічної одиниці, тобто на логічних елементах АБО-НЕ, називають тригером з прямим управлінням (RS-тригер).
Тригер, який переключається сигналами логічного нуля, тобто на логічних елементах І-НЕ, називають тригером з інверсними входами (-тригер). Для такого тригера невизначена комбінація (н/о): S = R = 0.
1.2 Тригерні системи
Тригер представляє, як правило, систему, що складається з тригерної комірки, що грає роль комірки пам'яті (ЯП), і пристрій керування (УУ):
Рис.1.2 Тригерна система:
Q, - зовнішні виходи;
A, B - інформаційні (логічні) входи;
V - підготовчий вхід (передустановка);
С - тактовий вхід;
S ', R' - внутрішні входи осередку пам'яті;
Sa, Ra - зовнішні входи комірки пам'яті.
Пристрій управління - це комбінаційне пристрій, що перетворює вхідну інформацію у комбінацію сигналів, під впливом яких тригерна осередок приймає одне з двох стійких станів.
Змінюючи схему пристрою керування та способи зв'язку її з критичної осередком, можна отримати тригери з різними функціональними властивостями.
1.3 Асинхронний RS-тригер
У асинхронних тригерів маються лише інформаційні (логічні) входи (тобто відсутня пристрій управління). Вони спрацьовують безпосередньо за зміною сигналів на входах. Тригерні осередку на елементах І-НЕ або АБО-НЕ є асинхронними RS-тригера.
1.4 Синхронний RS-тригер
У синхронних тригерів зміни сигналів на входах ще недостатньо для спрацьовування. Необхідний додатковий командний імпульс, що подається на синхронізуючий (Тактовий) вхід. Це забезпечується пристроєм управління, яке пов'язує кожен з інформаційних входів з тактовим логічною операцією І. Тому інформація з висновків S і R може бути передана на тригерних осередок тільки при С = 1:
Рис.1.3 Синхронний RS-тригер
Коли С = 0, q1 = q2 = 1, що є нейтральною комбінацією для тригерної комірки, яка зберігає записану інформацію, а стан входів S і R байдуже. З приходом тактового імпульсу (С = 1) тригер змінює своє стан або залишається в колишньому відповідно до вхідними сигналами S і R.
Вхідна комбінація S = R = 1 неприпустима, так як при С = 1 створюється неприпустиме стан на виходах Q == 1.
Синхронний RS-тригер на елементах АБО-НЕ:
Рис.1.4 Синхронний RS-тригер
Відмінність полягає в способі управління: перекидання тригера здійснюється сигналами S = ​​0, R = 0 при С = 0, тобто нульовими логічними рівнями.
1.5 JK-тригер
У схемний відношенні JK-тригери відрізняються від тригерів RS-типу наявністю зворотного зв'язку з виходів на входи:
рис.1.5 JK-тригер.
Зі схеми випливає, що стан JK-тригера залежить не тільки від сигналів на входах J і K, але й від логічно пов'язаних з ними сигналів і Q.
Функціональна особливість JK-тригера полягає в тому, що при всіх вхідних комбінаціях, крім однієї J = K = 1, він діє подібно RS-тригера, причому вхід J грає роль входу S, а К-вхід відповідає R-входу.
При J = K = 0 на виходах елементів 1 і 2 буде q1 = q2 = 1 (незалежно від значень сигналів Q і), а що являє нейтральну комбінацію для тригерної комірки, яка зберігає записану раніше інформацію. Коли J В№ K, вихідний стан тригера буде визначатися логічним елементом 1 або 2, на всіх входу якого діє логічна 1.
Вхідна комбінація J = K = 1 при будь-якому стані тригера викликає його перекидання. Дійсно, якщо Q = 1, а = 0, то q1 = 1, a q2 = 0 (так як K = Q = 1). Сигнал q2 = 0 перемкне триг...
