К приходу очередного тактового импульса на управляющих входах (R, S) триггеров должны существовать сигналы, обеспечивающие срабатывание только тех триггеров, которые должны изменить свое состояние при переходе к следующей кодовой комбинации. Таким образом, для каждой кодовой группы, характеризующей состояние регистра, необходимо найти сигналы на управляющих выходах триггеров, обеспечивающих переход к следующей кодовой группе.

В табл.8 указывают значения сигналов, которые должны быть поданы на управляющие входы триггеров для того, чтобы обеспечить переход от данного состояния регистра к последующему.

Данные из табл.8 переносят на карты Карно (Рис.6) с тем, чтобы провести минимизацию логических функций, определяющих каждый из управляющих сигналов триггеров, а затем составить логическую цепь, реализующую полученные функции, т.е. синтезировать функциональную, а затем и принципиальную электрические схемы комбинационного устройства КС1 и регистра RG (память на триггерах).

а) S1 = Q1

б) R1 = 1

в) S2 = Q2 + Q14 + Q13 + 1Q3Q4

г) R3 = 3 + 124

д) S3 = 12 + Q3 + Q1Q2Q4

е) R3 = 3 + 124

ж) S4 = 3 + Q4 + 12

з) R4 = 3 + 4

Рис.6. Карты Карно для минимизации логических функций, описывающих работу КС 1.

В этих картах по две клетки (комбинации 1111 и 1110) оказались не заполненными: эти клетки соответствуют неиспользованным кодовым комбинациям. Совокупность четырех триггеров, образующих регистр, может находиться в одном из шестнадцати состояний: 24=16, из которых для формирования кодов импульсов на выходе ЦА используется только четырнадцать. Эти клетки можно заполнить символами "Х". Это означает, что минимизируемая функция может при данном наборе аргументов Q1…Q4 принимать любое значение: 0 или 1.

Особенностью минимизации логических функций, значение которых при определенных наборах аргументов не играет роли (клетки заполняются символами "Х") является то, что при проведении на картах контуров, охватывающих единицы, можно включать в эти контуры также и клетки, в которых функция не определена.

Синтез комбинационной схемы КС1 можно осуществить в логическом базисе И, ИЛИ, НЕ по логическим функциям для сигналов на управляющих входах триггеров. Эти логические функции получены в минимизированной дизъюнктивной нормальной форме (МДНФ):

Схема

Пусть в соответствии с заданием синтез схемы следует провести в логическом базисе ИЛИ-НЕ.

Для этого следует с помощью законов дуальности (теоремы де-Моргана) исключить из логических выражений функцию И:

По полученным после преобразований логическим функциям строят КС1 в логическом базисе ИЛИ-НЕ.

Комбинационную схему КС2 строят на постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Для этого можно применить ПЗУ с произвольным доступом к памяти, когда место искомой информации однозначно определяется адресом, а информация извлекается и заносится в кодоимпульсной форме. В качестве ПЗУ целесообразно применить перепрограммируемое (репрограммируемое) полупроводниковое запоминающее устройство. Закон программирования ПЗУ может быть задан табл.9, которую составляют на основе табл.8.

Таблица 9

Таблица программирования ПЗУ

Как видно из табл.9, при выборе типа интегральной схемы ПЗУ следует учитывать, что она должна обладать памятью не менее 14 бит и иметь не менее 6 выходных шин, а также быть совместимой с интегральными схемами, на которых построены КС1 и регистр, например, ПЗУ типа КР556РТ5 [3].

Сначала строят функциональную схему, а потом, с учетом применения интегральных схем - принципиальную схему ЦА.

Рис.7. Символы и их 8-ричные коды

Каждый символ кодируется пятью битами согласно табл.10: два старших разряда - номер строки, три младших разряда - номер столбца.

Таблица 10

Способы кодирования символов

Длина периода должна быть в пределах 9-16 символов. Если период меньше 9 символов, то можно написать имя полностью. Если период больше 16 символов, можно убрать пробел(ы) или один-два инициала.

Обобщенная структурная схема ЦА показана на рис.8.

Рис.8. Обобщенная структурная схема цифрового автомата:

КС1, КС2 - комбинационные схемы; RG - регистр

Одна из схем (по согласованию с преподавателем) КС1 или КС2 должна быть выполнена на постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Другая схема выполняется в логическом базисе, который определяется из табл.11 по последней цифре шифра (номера зачетной книжки). Регистр выполняется на триггере, тип которого определяется из табл.11 по предпоследней цифре шифра.

Последовательность состояний регистра должна состоять из вычетов по модулю М, образовывать арифметическую прогрессию с разностью, равной наименьшему простому числу, не являющемуся делителем числа М, где М - период генерируемой последовательности. Для примера, приведенного на рис.7, М = 12. Наименьшее простое число, не являющееся делителем 12, это 5. Поэтому состояния регистра будут изменяться в такой последовательности:

0, 5, 10, 3, 8, 1, 6, 11, 4, 9, 2, 7, 0, 5, …

Логический базис, в котором следует разрабатывать принципиальную электрическую схему ЦА выбирают из табл.11по последней цифре шифра, где также по предпоследней цифре шифра выбирают тип триггера.

Таблица 11

Логический базис и тип триггера

Выполненное задание представляется в виде расчетно-пояснительной записки, оформленной в соответствии с общими требованиями и правилами, и графического материала:

- лист 1: Структурная схема ЦА. Алгоритм функционирования ЦА, заданный с помощью графа. Полная таблица функционирования ЦА. Таблица программирования ПЗУ.

- лист 2: Принципиальная электрическая схема ЦА, выполненная в соответствии с ГОСТ 2.743 - 97 "Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники". Чертежи печатной платы ЦА, созданной с помощью интегрированного пакета PCAD.

Результаты анализа принципиальной электрической схемы ЦА с помощью интегрированного пакета "MULTISIM" сохраняются в электронном виде и используются при защите курсовой работы.

Для выполнения курсовой работы потребуется интегрированный пакет программ "MULTISIM" и один из самых популярных пакетов программ для схемотехников и радиоинженеров "P-CAD"

Эти пакеты программ установлены на ПК в вычислительном зале кафедры АСУИУ.

Страницы: 1, 2, 3