3.2.2. Дешифратори

Дешифратором називається пристрій, що перетворює різні кодові комбінації в сигнали логічної одиниці на відповідному виході. Проектування дешифраторів розглянемо на прикладі пристрою (рис. 3.2), що здійснює перетворення кодових комбінацій двійкових чисел від «0» до «7» в сигнал логічної одиниці на одному з восьми виходів (табл. 3.1). Для функцій виходу даного дешифратора справедливі такі співвідношення:

; (4)

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

; (9)

; (10)

. (11)

Побудована на основі отриманих співвідношень логічна структура дешифратора зображена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схемна реалізація дешифратора: а – у базисі «І-НІ»; б – у базисі «АБО-НІ»; в – умовне позначення

3.3. Порядок виконання роботи

3.3.1. Вивчити за даними методичними вказівками і літературою, що рекомендується, методи синтезу спеціальних комбінаційних схем.

3.3.2. Провести синтез шифратора, що здійснює перетворення (вибирається по номеру варіанта) десяткових цифр у код Грея.

3.3.3. Зобразити схему синтезованого шифратора в базисі «І-НІ», «АБО-НІ» і перевірити на лабораторному стенді правильність роботи схеми.

3.3.4. Провести синтез дешифратора, що здійснює розшифровку (вибирається відповідно до варіанта) цифр коду Грея.

3.3.5. Зобразити схему отриманого дешифратора в базисі «І-НІ», «АБО-НІ» і перевірити на лабораторному стенді правильність роботи схеми.

3.4. Зміст звіту

Звіт повинен містити:

• найменування і мету роботи;

• схеми шифратора і дешифратора, синтезованих у ході виконання роботи;

• функції виходу кожного з пристроїв, що синтезуються, задані в табличній і аналітичній формах;

• доповнені висновками і коментарями результати, що відображають порядок виконання завдань, передбачених пунктами 3.3.2–3.3.5.

Таблиця 3.2

Варіанти завдання та значення параметрів

Параметр	Номер варіанта і значення параметрів
	1	2		3		4		5		6	7		8		9
	0-5	1-6		2-7		3-8		4-9		5-10	6-11		7-12		8-13
	7-12	8-13		9-14		10-15		0,10-14		0,11-15	0,1,12-15		0-2,13-15		0-3, 14,15
Параметр	Номер варіанта і значення параметрів
	10		11		12		13		14			15		16		17
	9-14		10-15		0,10-14		0,11-15		0,1, 12-15			0-2,13-15		0-3, 14,15		0-4,15
	0-4,15		5-10		0-5		1-6		2-7			3-8		4-9		6-11

Таблиця 3.3

Відповідність комбінацій двійкового коду комбінаціям коду Грея

№ пор	Двійковий код	Код Грея	№ пор	Двійковий код	Код Грея
0	0000	0000	5	0101	0111
1	0001	0001	6	0110	0101
2	0010	0011	7	0111	0100
3	0011	0010	8	1000	1100
4	0100	0110	9	1001	1101

Лабораторна робота №4

ПРОЕКТУВАННЯ ТРИГЕРНИХ СХЕМ

4.1. Мета роботи

Метою лабораторної роботи є оволодіння навиками логічного проектування тригерних схем у різних функціональних базисах.

4.2. Теоретична частина

4.2.1. Одноступеневі схеми тригерів

Під тригером розуміють елемент пам’яті з двома стійкими станами «0» і «1». Тригер можна зобразити у вигляді запам’ятовуючої чарунки (ЗЧ) і схеми керування (СК). Схема керування (рис. 4.1) здійснює логічне перетворення інформації, що поступає на входи у вихідні сигнали що поступають на вхід ЗЧ. У ряді випадків на вхід СК, окрім керуючих сигналів, подається сигнал з виходу ЗЧ.

Рис 4.1. Одноступеневі тригери: а – схема зображення тригера; б – реалізація запам'ятовуючих чарунок; в – таблиці переходів

Запам’ятовуюча чарунка є схемою, що має два виходи , сигнали на яких взаємно протилежні. Звичайно ЗЧ складається з двох логічних елементів, які взаємно охоплені зворотним зв’язком (рис. 4.1).

Співвідношення між вхідними і вихідними сигналами для запам'ятовуючих чарунок, реалізованих на елементах «І-НІ» і «АБО-НІ» ілюструють таблиці переходів, що також зображені на рис. 4.1.

Всі тригери можна розділити на асинхронні і синхронні. Синхронні тригери відрізняються від асинхронних наявністю у СК ще одного спеціального входу «С» для синхронізуючих імпульсів. Запис нової інформації в такому тригері синхронізований з моментом надходження сигналу на вхід «С».

Залежно від структури СК можна отримати різні типи тригерів, основними з яких є: RS, D, DV, JK, T, RS(R), RS(S), RS(E). Умовні позначення перерахованих типів тригерів зображені на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Позначення основних типів схем тригерів

RS-тригер має два логічні входи: вхід – перехід в «1» і вхід – перехід в «0». За відсутності сигналу логічної одиниці на обох входах схеми стан тригера не змінюється. Комбінація сигналів для даного тригера є забороненою. Проте під час синтезу різного роду автоматів іноді необхідно допустити появу на вході тригера забороненої комбінації.

Залежно від стану, в який встановлюється тригер у разі дії на його входи забороненої комбінації, розрізняють E-тригер – стан не змінюється, R-тригер – перехід в нуль і S-тригер – перехід в одиницю (рис. 4.2).

D-тригер має один логічний вхід , стан якого з кожним синхронізуючим імпульсом передається на вихід. Щоб встановити тригер в «1», необхідно за наявності одиничного сигналу на вході подать синхроімпульс. Надходження синхроімпульсу за нульового сигналу на вході викликає перехід тригера в нуль.

DV-тригер працює аналогічно D-тригеру і відрізняється від нього наявністю додаткового входу , який служить для заборони прийому синхронізуючого імпульсу. Отже, за наявності на вході сигналу логічної одиниці, DV-тригер функціонує як D-тригер. У разі подачі на вхід логічного нуля тригер перестає реагувати на надходження синхроімпульсів і зміну сигналу на вході .

JK-тригер має два логічні входи і (рис. 4.2). Для переходу тригера в «1» необхідно подати синхроімпульс за наявності на вході сигналу логічної «1», а на вході – логічного нуля. Надходження синхроімпульсу при приводить до переходу тригера в нульовий стан. У разі наявності сигналу логічної одиниці на обох входах тригера він змінює свій стан по кожному синхроімпульсу. Надходження синхроімпульсів при не викликає зміни стану тригера.

Т-тригер має один вхід і змінює свій стан на протилежний за наявності одиниці на вході.

У вибраному типі запам’ятовуючої чарунки синтез будь-якого тригера полягає у визначенні функцій збудження ЗЧ і мінімізації цих функцій в заданому базисі. Функції одночасно є і функціями виходу схеми керування (див. рис. 4.1), що визначають її структуру.

Методику пошуку розглянемо на прикладі синтезу асинхронного RS-тригера в базисі «І-НІ». Схема керування даного тригера має два логічні входи і . Під час синтезу даної схеми також необхідно передбачити можливість наявності зворотного зв’язку з виходу тригера на вхід СК. Синтез тригера починається із заповнення таблиці (рис. 4.3), що відображає значення кожної з необхідних ФАЛ за будь-якого можливого набору аргументів даних функцій. Значення для кожного набору аргументів визначають на підставі таблиці переходів для відповідного типу ЗЧ (див. рис. 4.1) і алгоритму функціонування тригера, що синтезується. Вибір функцій розглянемо на прикладі трьох наборів аргументів . При зміна стану тригера відбуватися не повинна. Тому на вхід ЗЧ необхідно подати комбінацію , що встановлює її в нуль або комбінацію , не змінюючи стану чарунки. Отже, для набору функція обов’язково повинна дорівнювати одиниці, а може приймати будь-яке значення, що відзначене в таблиці символом «Х».

Рис. 4.3. Синтез RS-тригера: а – структурна схема, що використовується для синтезу RS-тригера; б – таблиця завдання функцій ; в – мінімізація функцій методом карт Карно; г – схема синтезованого тригера

Якщо до подачі на керуючі входи RS-тригера нульового сигналу він знаходився в стані «1», то зберегти даний стан можна обрав комбінації , що встановлює ЗЧ в одиницю, або комбінації , що не змінює стану чарунки. Тому для набору функцію необхідно прийняти рівній одиниці, а функцію – приймаючою будь-яке значення.

Значення функцій для всієї решти наборів аргументів визначаються аналогічним чином. У тих випадках, коли комбінація вхідних символів не узгоджується з указаним в наборі станом тригера, вибирають поєднання що приводить до зміни сигналів на виході ЗЧ. Наприклад, подача на вхід тригера комбінації повинна приводити до установки його в одиничний стан. Отже, набору повинна відповідати єдина комбінація функцій .

На підставі складеної таблиці легко отримати аналітичні вирази для кожної з шуканих ФАЛ, а отже, і визначити структуру СК тригера, що синтезується. Для мінімізації функцій зручно використовувати метод карт Карно (див. рис. 4.3). Отримана логічна структура тригера зображена на рис. 4.3.