tc2 przerzutniki, Informatyka ns 2009-2013, Semestr II, Technika Cyfrowa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WICZENIE nr 2
PRZERZUTNIKI
Politechnika Cz
stochowska
elementów
techniki cyfrowej – przerzutnikami, poznanie ich rodzajów, budowy, działania oraz
zastosowania.
wiczenia jest zapoznanie si
z drug
podstawow
rodzin
1.2
Wprowadzenie teoretyczne:
1.2.1
Wst
p.
W odrónieniu od bramek logicznych przerzutniki s elementami, które cechuje
pami. Doprowadzenie do przerzutnika nawet bardzo krótkiego impulsu sygnałowego
powoduje zmian
stanu przerzutnika i tym samym zapami
tanie impulsu. Przerzutnik
mo
e zapami
ta
jeden stan jednego sygnału (zarejestrowa
jedno zdarzenie). Inaczej
mówic przerzutnik moe zapamita jeden bit informacji.
Opis działania przerzutnika podaje si najczciej - ze wzgldu na krótki i
przejrzysty zapis - w postaci tablic. W tablicy takiej wyszczególnione s wszystkie
wejcia i wyjcia przerzutnika oraz wszystkie kombinacje stanów wej z
odpowiadaj
cymi im stanami wyj
.
tkiem przerzutnika prostego RS) posiada
wejcie zegarowe (taktujce). Rodzaj sterowania tym wejciem (zaley od konstrukcji
przerzutnika) jest oznaczony na symbolu przerzutnika. Przerzutniki mog by sterowane
poziomem lub zboczem. Wejcie bez oznacze wskazuje na przerzutnik sterowany
poziomem wysokim „1”, natomiast przerzutnik sterowany poziomem niskim „0” ma
wejcie zegarowe poprzedzone kółeczkiem (symbolem negacji). Wejcia zegarowe
przerzutników sterowanych zboczem oznacza si
Wi
kszo
przerzutników (za wyj
małym trójk
cikiem - sterowane
zboczem narastaj
cym, lub trójk
cikiem z symbolem negacji (kółeczkiem) - sterowane
zboczem opadajcym.
1
1
0
0
1.2.2 Budowa przerzutników.
Przerzutnik prosty RS.
Przerzutnik taki posiada dwa wejcia: S (Set) -
ustawiajce i R (Reset) - kasujce oraz dwa wyjcia komplementarne Q i Q . Po
podaniu aktywnego sygnału wej
ciowego na wej
cie S ustawiamy na wyj
ciu Q poziom
wysoki (ustawianie przerzutnika). Po podaniu sygnału na wej
cie R ustawiamy na
ciu Q panuje zawsze stan
przeciwny do stanu na wyjciu Q. Przerzutnik ten mona zbudowa zarówno z bramek
NOR jak i z bramek NAND. W zalenoci od rodzaju wykonania nieco róne jest jego
działanie - jednak podstawowe zalenoci takie same.
ciu Q poziom niski (kasowanie przerzutnika). Na wyj
Przerzutnik RS z bramek NOR.
- 2 -
1.1 Cel
wiczenia:
Celem
wyj
Politechnika Cz
stochowska
R
S
Q
0
0
Q
-1
0
1
1
R
Q
1
0
0
S
Q
1
1
?
Podanie dwóch zer na wejcia przerzutnika pozostawia go w stanie pocztkowym,
podanie jedynki na wejcie S i zera na wejcie R powoduje ustawienie przerzutnika,
podanie zera na wejcie S i jedynki na wejcie R zeruje przerzutnik. Zabronion
kombinacj (oznacza ona nie zanegowany wzajemnie stan wyj) dla przerzutnika RS
zbudowanego z bramek NOR jest podanie dwóch jedynek na wej
cia.
Przerzutnik RS z bram
ek NAND.
R
S
Q
0
0
?
S
Q
0
1
0
R
Q
1
0
1
Q
S
Q
1
1
Q
-1
R
cie R . Skasowanie natomiast przez odwrotne
podanie sygnałów. Podanie dwóch jedynek pozostawia przerzutnik w stanie
pocztkowym. Kombinacj zabronion dla tego przerzutnika jest podanie dwóch zer na
wejcia.
cie S i jedynki na wej
cym.
W odrónieniu od zwykłego
przerzutnika RS, przerzutnik z wejciem taktujcym ma trzy wejcia sterujce: R, S oraz
C (Clock) - wejcie taktujce (zegarowe). Przez doprowadzanie sygnałów do wej R i
S mona dowolnie ustawia stany wyj, ale tylko w tych momentach czasowych, w
których na wejciu C panuje stan wysoki. Dziki takiemu rozwizaniu w wikszych
systemach cyfrowych mo
Przerzutnik RS z wej
ciem taktuj
liwe jest wcze
niejsze przygotowanie odpowiednich
ciach poszczególnych stopni układu, a ustawienie
sygnałów na wyjciach nastpuje po pojawieniu si sygnału taktujcego - równoczenie
na wszystkich przerzutnikach. Wejcia R i S nazywa si wejciami przygotowujcymi.
Wystpuje tutaj równie zabroniona kombinacja wej w postaci dwóch jedynek na
wejciach R i S.
C S
cych na wej
R S’ R’ Q
0
0
0
0
0
Q
-1
0
0
1
0
0
Q
-1
R
Q
0
1
0
0
0
Q
-1
C
0
1
1
0
0
Q
-1
S
Q
1
0
0
1
1
Q
-1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
?
- 3 -
Ustawienie przerzutnika zbudowanego z bramek NAND nastpuje po podaniu
zera na wej
sygnałów steruj
Politechnika Cz
stochowska
Przerzutnik D.
Przerzutnik D jest rozszerzon wersj przerzutnika RS.
Wystpuje w nim tylko jedno wejcie ustawiajce (D) oraz wejcie taktujce (C)
(niektóre wersje posiadaj dodatkowe wejcia R i S). W przerzutniku RS z wejciem
taktuj
cym mo
e wyst
pi
taka kombinacja sygnałów (C=R=S=1), przy której stan
lony. Zostało to wyeliminowane w standardowym
przerzutniku D (posiadajcym jedynie wejcia D i C), dziki zastosowaniu inwertera
przed jedn z bramek wejciowych. Ponadto przerzutnik D moe by tak wykonywany,
e tylko zbocze narastajce powoduje zmian sygnału na wyjciu przerzutnika. Unika
si dziki temu ewentualnych zakłóce, zwizanych ze zmian stanu wejcia D podczas
trwania impulsu zegarowego.
jest zabroniony lub nieokre
D
(S)
C
D
Q
Q
D
0
0
Q
-1
Q
C
C
0
1
Q
-1
Q
Q
1
0
0
1
1
1
(R)
Przerzutnik JK.
Przerzutnik JK jest elementem bardziej uniwersalnym ni
przerzutnik D. Posiada on dwa wejcia informacyjne J i K, na których dozwolone s
wszystkie kombinacje sygnałów. Wej
cia te pozwalaj
na oddziaływanie na stan wyj
y do ustawienia przerzutnika,
natomiast wejcie K słuy do kasowania przerzutnika (równoznaczne z wejciem R
(Reset)). Ustawianie i kasowanie przerzutnika odbywa si w chwili, gdy na wejciu
zegarowym pojawi si opadajce zbocze sygnału.
cie J odpowiada wej
ciu S (Set) i słu
J
K
Q
J
Q
0
0
Q
S
Q
J
Q
0
1
0
C
C
C
1
0
1
K
R
Q
Q
K
Q
1
1
Q
Przerzutnik JK Master Slave (JK-MS).
Przerzutnik JK-MS jest przerzutnikiem
dwutaktowym.
Oznacza to, e do ustawienia przerzutnika potrzebne s dwa kolejne
zbocza impulsu zegarowego C (czyli pojedynczy impuls prostoktny). Przerzutnik ten
składa si
z dwóch poł
czonych szeregowo przerzutników RS przeł
czanych zboczami.
e w czasie
pierwszego zbocza narastajcego s próbkowane stany wej J i K, drugie natomiast
zbocze (opadajce) powoduje zgodnie z tablic działania zmian stanu przerzutnika.
Tabela stanów dla tego przerzutnika jest identyczna jak dla poprzedniego.
Master, drugi Slave. Działa on w ten sposób,
- 4 -
wyj
przerzutnika, wej
Pierwszy z nich nazywa si
Politechnika Cz
stochowska
Master
Slave
J
Q
C
Q
J
Q
K
C
K
Q
Przerzutnik T.
Je
eli poł
czymy wej
cia J i K przerzutnika JK-MS razem w
cie informacyjne T oraz
taktujce C. Jeeli na wejciu T jest przygotowany stan 1, to po kadym impulsie
taktujcym stan przerzutnika zmienia si na przeciwny. W takim układzie przerzutnik T
pracuje jako dzielnik czstotliwoci przez 2. Przy T=0 przerzutnik nie zmienia swego
stanu - wystpuje blokada stanów wyjciowych.
cie, to powstanie nam przerzutnik T maj
cy wej
T
J
Q
T
C
Q
C
C
K
Q
Q
1.2.3 Modyfikowanie przerzutników.
Realizacja przerzutnika D z przerzutnika JK.
W łatwy sposób mona otrzyma
przerzutnik D z przerzutnika JK poprzez połczenie wejcia K przez inwerter z
wejciem J. Otrzymane jedno wejcie odpowiada bdzie wejciu D przerzutnika D.
Wejcie zegarowe pozostaje wejciem zegarowym.
D
J
Q
C
C
Przerzutnik T z przerzutnika D.
Otrzymanie przerzutnika T z przerzutnika D
sprowadza si
K
Q
praktycznie do przył
czenia wej
cia D przerzutnika D do
Q
i traktowania
wejcia zegarowego jako wejcie T.
"1"
D
Q
T
C
Q
1.2.4 Zastosowania przerzutników.
Zastosowania przerzutników s bardzo szerokie. Wykorzystuje si je przede
wszystkim do budowy liczników, rejestrów przesuwajcych, układów sterowania
wskaników alfanumerycznych i innych układów sekwencyjnych. Z takimi układami
zapoznamy si
podczas wykonywania kilku nast
pnych
wicze
przerzutników.
- 5 -
jedno wej
laboratoryjnych.
W podrozdziale tym przedstawiono natomiast kilka prostych i praktycznych zastosowa
[ Pobierz całość w formacie PDF ]