МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ДВНЗ «УНІВЕРСИТЕТ МИТНОЇ СПРАВИ ТА ФІНАНСІВ»
Факультет інноваційних технологій
Кафедра комп’ютерних наук та інженерії програмного забезпечення
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ДО ЗВІТУ З ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ
КСиАК № 2
З дисципліни
«Комп’ютерна схемотехніка та архітектура комп’ютера»
Варіант № 17
«ВИКОНАЛА» «ПЕРЕВІРИВ»
Студентка групи К19-1 Доцент кафедри комп’ютерних наук та
Інженерії програмного забезпечення, доц.,
к.т.н.
(посада, учене звання й учений ступінь)
Я.Я. Ляшенко В.В. Смірнов
Підпис (П.І.Б) Підпис (П.І.Б)
Дніпро
2020
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 3
1.1 RS-тригер 3
1.2 JK-тригер 3
1.3 D-тригер 4
1.4 MS-тригер 4
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 6
2.1 Задание 6
2.2 Задание 7
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 10
ВЫВОДЫ 13
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 14
Лабораторная работа №2
Тема работы: триггеры на логических элементах.
Цель работы – формирование системы знаний и практических умений построения и исследования электронных схем триггеров с помощью программы
EWB.
Порядок выполнения работы
Порядок выполнения лабораторной работы включает следующие этапы:
1) Изучить назначение, схемы и параметры триггеров на логических элементах, используя источники информации из раздела 5.
2) Согласно своему варианту индивидуального задания (таблица 2.4) построить имитационную модель триггера в инструментальной среде программы EWB, используя пиктограммы Sources, Basic, Logic Gates, Indicators;
3) Исследовать режимы работы и снять выходные параметры триггера на логических элементах «ИЛИ-НЕ»;
4) Оформить отчет о выполненной работе в виде пояснительной записки;
5) Предъявить и защитить отчет в установленные сроки.
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Триггер – простейший последовательный элемент с двумя состояниями, содержащий элементарную запоминающую ячейку и схему управления, которая изменяет состояние элементарной ячейки.
Состояние триггера зависит как от комбинации на входах, так и от предшествующего состояния. Триггерные устройства лежат на основе компьютерной оперативной памяти и используются во множестве последовательных схем. Триггер можно создать из простых логических элементов.
1.1 RS-триггер
RS-триггер имеет только 2 установочных входа: S (set – установка) – установка входа Q в 1 и R (reset – сброс) – сброс выхода Q в 0. Для этого триггера является недопустимой одновременная подача команд установки и сброса (R = S = 1), поэтому состояние выхода в этом случае остается неопределенным и, вообще говоря, не описывается.
Рис.1.1.1 – RS-триггер
1.2 JK-триггер
Это триггер, который в случае получения на свои оба входа логической единицы меняет состояние своего выхода на противоположное. Одно из отличий от других подобных приборов – отсутствие запрещенных состояний, которые могут быть на основных входах.
Рис.1.2.1 – JK-триггер Рис.1.2.2 – Универсальный JK-триггер
1.3 D-триггер
D-триггером называется триггер с одним информационным входом, работающий так, что сигнал на выходе после переключения равен сигналу на входе D до переключения.
Рис.1.3.1 - Статический Рис.1.3.2 - Динамический
D-триггер D-триггер
1.4 MS-триггер
Двухтактный триггер состоит из двух ступеней – двух триггеров: первая ступень – M (master – хозяин), а вторая ступень – S (slave – помощник). Тип двухтактного триггера определяется типом триггера первой ступени. Возьмём двухтактный RS-триггер (рис. 4.34).
Если сигнал С=1, то первая ступень находится в режиме приема информации, а вторая – в режиме хранения, так как сигнал синхронизации на её входе равен нулю. Если С=0, то первый триггер переходит в режим хранения, а второй – в режим приема информации и копирует состояние первого триггера. Именно в этот момент информация появляется на выходе триггера (Q),
Рис.1.4.1 – MS-триггер
2. ПРАКТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.1. Построить модель RS триггера на элементах И-НЕ
Рис. 2.1.1 Схема-модель RS триггера на элементах И-НЕ
Рис. 2.1.2 Включенная схема-модель
Выберем в качестве компонентов будущей модели электрической цепи:
идеальный источник постоянного напряжения,
два идеальных ключа,
четыре зонда для индикации логического сигнала,
два элемента И-НЕ,
идеальные соединительные провода с сопротивлением равным
нулю.
Выбрав нужные элементы, соединяем их. Используя вкладку Value в
опции Component Properties назначаем одну из клавиш Key – X, другую - Key –
Y. В результате выполнения данных действий получаем схему (Рис.1).
Устанавливаем в виртуальном выключателе режим Activate simulation
(включение моделирования). Манипулируя переключателями с помощью
клавиш X и Y анализируем логику работы триггера.
2.2. Исследовать режимы работы и снять выходные параметры
триггера на логических элементах «ИЛИ-НЕ»
Рис.2.2.1 Схема-модель триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ
Рис.2.2.2 Включенная схема-модель
Выберем в качестве компонентов будущей модели электрической цепи:
источник напряжение — батарея мощностью 12 Вольт,
заземление,
два идеальных ключа,
два резистора с сопротивление 1кОм, один с сопротивлением 680 Ом и один с сопротивлением 330 Ом,
два элемента ИЛИ-НЕ,
два зонда для индикации логического сигнала
Выбрав нужные элементы, соединяем их. Используя вкладку Value в
опции Component Properties назначаем одну из клавиш Key – R, другую - Key –
S. В результате выполнения данных действий получаем схему (Рис.3).
Устанавливаем в виртуальном выключателе режим Activate simulation
(включение моделирования). Манипулируя переключателями с помощью
клавиш X и Y анализируем логику работы схемы и заполняем таблицу переходов триггера.
Таблица переходов триггера
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение триггера.
Триггер — простейшее последовательностное устройство, которое может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое под воздействием входных сигналов.
2. Укажите назначение триггера.
Триггеры используются для создания сигнала, синхронизации сигналов и создания задержки.
3. Какие Вы знаете виды триггеров?
Виды триггеров :
с раздельной установкой состояния 0 и 1 (RS-триггеры);
универсальные (JK-триггеры);
с приемом информации по одному входу D (D-триггеры, или триггеры задержки);
со счетным входом Т (Т-триггеры).
4. Назовите параметры триггера.
Для всех триггеров характерны следующие параметры:
Краз - коэффициент разветвления, который показывает нагрузочную способность триггера, т.е. обозначает количество элементов, которые параллельно подсоединены к выходу триггера и на которые подается выходной сигнал триггера.
К об - коэффициент объединения по входу, который обозначает максимальное число входных сигналов которые можно подать на вход триггера.
tи - наименьшая длительность входного сигнала (импульса), при котором еще происходит надежное переключение триггера.
tзд – время задержек между моментом подачи входного и появлением выходного сигнала.
tр – время разрешения, которое характеризует наименьший интервал между моментами подачи двух входных сигналов с длительностью tи, вызывающих переключение триггера.
5. Какими способами можно задать закон функционирования
триггера?
Закон функционирования триггера может быть сформулирован словесным описанием, таблицей переходов, учитывающей временные изменения выхода триггера, характеристическими уравнениями или уравнениями следующего состояния, в виде графа переходов, диаграммами двоичного решения (ациклическими направленными графами), в форме микропрограммного автомата.
6. Приведите структуру и условное обозначение асинхронного RS-
триггера.
Рис. 6. Структура асинхронного RS-триггера Рис. 7. Условное обозначение
7. Опишите словами функционирование асинхронного RS-триггера.
В основе любого триггера лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания. Согласно определению триггер может находиться в конкретный момент времени в одном из состояний «0» или «1». Следовательно для правильной работы схемы отрицательные импульсы не должны поступать на ее входы (–S и – R) одновременно. В начальный момент времени на входы –S и –R действуют сигналы «1», триггерная ячейка находится в состоянии «0» (выход Q = 0, выход -Q=1). В момент, когда на вход –S действует активный сигнал нуля, выход Q триггера перебрасывается в состояние «1» с задержкой на время t01зд (задержка переключения верхнего элемента), по обратной связи сигнал Q поступает на вход нижнего ЛЭ и вызывает переключение выхода триггера -Q в состояние «0» с задержкой t10зд (задержка переключения нижнего элемента). После окончания импульса на входе - S состояние схемы не изменяется (на Q остается единица, на –Q остается ноль). Если триггер стоит в «1» и на вход – S поступит «0» (на входе –R единица), то триггер останется в состоянии «1». Точно так же при приходе импульса на вход -R выход -Q устанавливается в единицу, а выход Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс.
ВЫВОДЫ
Цель лабораторной работы, которая подразумевает формирование системы и практических умений построения и исследования электронных схем триггеров с помощью программы EWB, достигнута на 90%.
Изучены назначение, схемы и параметры триггеров на логических элементах.
Построено имитационную модель триггера в инструментальной среде программы EWB, используя пиктограммы Sources, Basic, Logic Gates, Indicators согласно своему варианту индивидуального задания.
Исследованы режимы работы и сняты выходные параметры триггера на логических элементах «ИЛИ-НЕ».
Сформулированы ответы на контрольные вопросы.
Оформлено отчет о выполненной работе в виде пояснительной записки.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Смирнов В.В. Лабораторный практикум по схемотехническому моделированию в инструментальной среде виртуальной лаборатории Elecronics Workbench/B.B. Смирнов, ГВУЗ «Университет таможенного дела и финансов»,
2019. – 89с
2. Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа EWB и её применение / B.И. Карлащук .- М.: Солон-Р, 2001 .- 726 с.
3.http://library.espec.ws/section6/article138pv.html
4. https://pue8.ru/silovaya-elektronika/912-triggery-printsip-dejstviya-ustrojstvo-naznachenie.html