Таблица переходов d триггера

Таблица переходов d триггера

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO2.

1 Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование работы различных типов триггеров.

2 Краткие теоретические сведения

Триггеры предназначены для запоминания двоичной информации. Использование триггеров позволяет реализовывать устройства оперативной памяти (то есть памяти, информация в которой хранится только на время вычислений). Однако триггеры могут использоваться и для построения некоторых цифровых устройств с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный или цифровые линии задержки.

2.1 RS-триггер

Основным триггером, на котором базируются все остальные триггеры является RS-триггер.
RS-триггер имеет два логических входа:

  • R — установка 0 (от слова reset);
  • S — установка 1 (от слова set).

RS-триггер имеет два выхода:

Состояние триггера определяется состоянием прямого выхода. Простейший RS-триггер состоит из двух логических элементов, охваченных перекрёстной положительной обратной связью (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 — Схема простейшего RS- триггера

Рассмотрим работу триггера:

Пусть R=0, S=1. Нижний логический элемент выполняет логическую функцию ИЛИ-НЕ, т.е. 1 на любом его входе приводит к тому, что на его выходе будет логический ноль Q=0. На выходе Q будет 1 (Q=1), т.к. на оба входа верхнего элемента поданы нули (один ноль — со входа R, другой — с выхода ). Триггер находится в единичном состоянии. Если теперь убрать сигнал установки (R=0, S=0), на выходе ситуация не изменится, т.к. несмотря на то, что на нижний вход нижнего логического элемента будет поступать 0, на его верхний вход поступает 1 с выхода верхнего логического элемента. Триггер будет находиться в единичном состоянии, пока на вход R не поступит сигнал сброса. Пусть теперь R=1, S=0. Тогда Q=0, а =1. Триггер переключился в "0". Если после этого убрать сигнал сброса (R=0, S=0), то все равно триггер не изменит своего состояния.
Для описания работы триггера используют таблицу состояний (переходов).
Обозначим:

  • Q(t) — состояние триггера до поступления управляющих сигналов (изменения на входах R и S);
  • Q(t+1) — состояние триггера после изменения на входах R и S.

Таблица 2.1 — Таблица переходов RS триггера в базисе ИЛИ-НЕ

R S Q(t) Q(t+1) Пояснения
Режим хранения информации R=S=0
1 1
1 1 Режим установки единицы S=1
1 1 1
1 Режим установки нуля R=1
1 1
1 1 * R=S=1 запрещённая комбинация
1 1 1 *

RS-триггер можно построить и на элементах "И-НЕ" (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 — Схема RS-триггера, построенного на схемах "2И-НЕ"

Входы R и S инверсные (активный уровень "0"). Переход (переключение) этого триггера из одного состояния в другое происходит при установке на одном из входов "0". Комбинация R=S=0 является запрещённой.

Таблица 2.2 — Таблица переходов RS триггера в базисе "2И-НЕ"

R S Q(t) Q(t+1) Пояснения
* R = S =0 запрещённая комбинация
1 *
1 Режим установки нуля R =0
1 1
1 1 Режим установки единицы S =0
1 1 1
1 1 Режим хранения информации R = S =1
1 1 1 1

2.2 Синхронный RS-триггер

Схема RS-триггера позволяет запоминать состояние логической схемы, но так как при изменении входных сигналов может возникать переходный процесс (в цифровых схемах этот процесс называется "опасные гонки"), то запоминать состояния логической схемы нужно только в определённые моменты времени, когда все переходные процессы закончены, и сигнал на выходе комбинационной схемы соответствует выполняемой ею функции. Это означает, что большинство цифровых схем требуют сигнала синхронизации (тактового сигнала). Все переходные процессы в комбинационной логической схеме должны закончиться за время периода синхросигнала, подаваемого на входы триггеров. Триггеры, запоминающие входные сигналы только в момент времени, определяемый сигналом синхронизации, называются синхронными. Принципиальная схема синхронного RS триггера приведена на рисунке 2.3.

Читайте также:  Как сделать водопад поделку для садика

Рисунок 2.3 — Схема синхронного RS-триггера

Таблица 2.3 — Таблица переходов синхронного RS-триггера

R S C Q(t) Q(t+1) Пояснения
1 Режим хранения информации
R = S = 0
1 1 1
1 1 1 Режим установки единицы S =1
1 1 1 1
1 1 Режим установки нуля R=1
1 1 1
1 1 1 * R = S = 1 запрещённая комбинация
1 1 1 1 *

В таблице 2.3. под сигналом С подразумевается синхроимпульс. Без синхроимпульса синхронный RS триггер сохраняет своё состояние.

2.3 D — триггер

D-триггер имеет 1 информационный вход (D-вход). Бывают только синхронные D-триггеры. Состояние информационного входа передаётся на выход под действием синхроимпульса (вход С).

Рисунок 2.4 — Схема D-триггера на основе синхронного RS-триггера

Таблица 2.4 — Таблица переходов D-триггера

C D Q(t) Q(t+1) Пояснения
* Режим хранения информации
* 1 1
1 * Режим записи информации
1 1 * 1

Если на входе D — "1", то по приходу синхроимпульса Q = 1.
Если на D "0", то Q =0.

2.4 Счётный триггер (Т-триггер)

Т-триггер имеет один счётный информационный вход.Триггер переключается каждый раз в противоположное состояние, когда на вход Т поступает управляющий сигнал.

Таблица 2.5 — Таблица переходов Т триггера

T Q(t) Q(t+1)
1 1
1 1
1 1

Рисунок 2.5 — Схема T-триггера на основе двухступенчатого D-триггера

2.5 Универсальный триггер (JK-триггер)

Такой триггер имеет информационные входы J и К, которые по своему влиянию аналогичны входам S и R тактируемого RS-триггера:

  • при J=1, K=0 триггер по тактовому импульсу устанавливается в состояние Q=1;
  • при J= 0, К=1 — переключается в состояние Q=0;
  • при J=K=0 — хранит ранее принятую информацию.

Но в отличие от синхронного RS-триггера одновременное присутствие логических 1 на информационных входах не является для JK-триггера запрещённой комбинацией и приводит триггер в противоположное состояние.

Рисунок 2.6 — Схема JK-триггера на основе двухступенчатого синхронного RS-триггера.

Таблица 2.6 — Таблица переходов JK триггера

K J C Q(t) Q(t+1)
1
1 1 1
1 1 1
1 1 1 1
1 1
1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1

3 Задание к работе

3.1 Исследовать асинхронный RS- триггер

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1.

Рисунок 3.1 — RS-триггер на основе логических элементов "ИЛИ-НЕ"

Все используемые элементы располагаются в Symbol tools->Primitives.

Устанавливая с помощью переключателей S7 и S8 различные комбинации логических уровней и наблюдая за светодиодом LED8 заполнить таблицу 3.1

Таблица 3.1 — Таблица переходов для асинхронного RS триггера на элементах "ИЛИ-НЕ"

R S Q(t) Q(t+1)
1
1
1 1
1
1 1

3.2 Исследовать синхронный RS триггер

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.

Рисунок 3.2 — Синхронный RS-триггер

Триггер взять из библиотеки Primitives->Storage. Устанавливая с помощью переключателей S7 и S8 различные комбинации логических уровней и затем нажимая на кнопку Button, заполнить таблицу переходов 3.2.

Таблица 3.2 — Таблица переходов для синхронного RS триггера

R S C Q(t) Q(t+1)
1
1 1
1 1
1 1 1
1 1
1 1 1
1
1
1 1
1
1 1

3.3 Исследовать D-триггер

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.3.

Рисунок 3.3 — Схема D-триггера

Устанавливая с помощью переключателя S8 различные логические уровни на выходе D и затем нажимая на кнопку Button, заполнить таблицу переходов 3.3.

Таблица 3.3 — Таблица переходов для синхронного D триггера

D C Q(t) Q(t+1)
*
* 1
1
1 1 1

3.4 Исследовать синхронный T-триггер

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.4.

Рисунок 3.4 — Схема счётного Т-триггера

Блок Antitinkling необходим для подавления дребезга кнопки.

ВНИМАНИЕ! Для того, что бы выполнить блок Antitinkling, прочтите инструкцию Борьба с дребезгом контактов.

Вход CLK соединяется с pin16, вход Button соединяется с pin37. Выход Antitinkling соединить с входом синхронизации триггера. Остальные входы соединить согласно рисунку 3.4.

Устанавливая с помощью переключателя S8 различные логические уровни на выходе D и затем, нажимая на кнопку Button, заполнить таблицу переходов 3.4.

Читайте также:  Новинки в ремонтах домов

Таблица 3.4 — Таблица переходов для синхронного D триггера

T C Q(t) Q(t+1)
1 1
1 1 1
1
1 1

3.5 Исследование синхронного JK триггера

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.5.

Рисунок 3.5 — Схема JK-триггера

Блок Antitinking подключить так же как, было сделано в предыдущем задании. Устанавливая с помощью переключателя S7 и S8 различные логические уровни на входах J, K и затем, нажимая на кнопку Button, заполнить таблицу переходов 3.5.

Таблица 3.5 — Таблица переходов для JK триггера

Функция – инвертирование сигнала. Каждая пришедшая на вход 1 изменяет выходное значение.

Одноступенчатый асинхронный T – триггер.

Одноступенчатый синхронный T – триггер.

Способы снятия ограничения по длительности сигнала:

Использование двухступенчатого триггера

Использование триггеров с динамическим управлением записью.

D-триггер: функции, таблица переходов.

На практике наибольшее распространение получила схема синхронного D-триггера со статическим управлением записью.D-триггер имеет один логический входD(Delay— задержка), состояние которого с каждым СИ передается на выход, т.е. выходные сигналы представляют собой задержанные входные сигналы. СхемуD-триггера можно получить изRS-триггера, если на входRподать инвертированный сигнал входаS.Однако целесообразно использовать для инвертирования уже имеющиеся элементы (рис. ниже).

Синхронный D-триггер со статическим управлением записью (пунктиром показан вход V для DV-триггера):

а) логическая схема; б) условное графическое обозначение D-триггера и его таблица переходов; в) условное графическое обозначение DV-триггера и его таблица переходов

Dv-триггер: функции, таблица и матрица переходов.

Если к D-триггеру добавить еще один входV(Vorentscheidung- предварительное разрешение) для блокирования СИ (пунктирная линия на рис. вопросе 26), то получим синхронныйDV-триггер со статическим управлением записью. Легко заметить, что входы С иVможно поменять местами без нарушения логики работы триггера.

Таблица переходов и матрица состояний DV-триггера:

схема см. 26 вопрос

Jk-триггер: функции, таблица и матрица переходов.

В отличие от RS-триггера, JK-триггер не имеет запрещенных комбинаций входных сигналов.

JK – триггер может быть одноступенчатым и двухступенчатым, со статическим и динамическим переключением.

Таблица и матрица переходов:

На практике широкое распространение получил синхронный двухступенчатый JK-триггер. Данный триггер имеет два входа J и К. Если J = K = 1, то триггер с приходом синхроимпульса изменяет

свое состояние на противоположное. При остальных значениях входов J и К триггер повторяет таблицу переходов RS-триггера.

Синхронный двухступенчатый RS-триггер, который имеет не- сколько S и R входов, объединенных функцией конъюнкции, легко преобразуется в синхронный JK-триггер. Для этого необходимо

завести обратную связь с выходов триггера на его входы как пока-

Другой пример JK-триггера показан на рис. 3.10. Здесь элемен- ты D5 и D6, отделяющие вторую ступень от первой, управляются не отдельным инвертором, а схемой управления первой ступени (элементы D1 и D2).

Рис. 3.10. Синхронный двухступенчатый JK-триггер с асинхронными входами R и S , его условное графическое обозначение и таблица переходов Если С = 0, то элементы D1 и D2 закрыты и изменения сигналов на входах J и К не влияют на состояние триггера. Передний фронт синхроимпульса (фронт 0/1) переключает в «0» элемент D1 или элемент D2 в зависимости от входных сигналов и состояния триггера второй ступени. Этот нулевой сигнал вначале отсоединяет вторую ступень от первой, а затем устанавливает ЗЯ первой ступени в требуемое состояние. Задний фронт синхроимпульса (фронт 1/0) сначала отделяет первую ступень от входной информации, а затем открывает эле- менты D5 и D6, разрешая ЗЯ второй ступени скопировать состоя- ние первой ступени. Более детально логику работы данного триггера иллюстрирует временная диаграмма, приведенная на рис. 3.11.

Читайте также:  Большой перфоратор бош цена

Функция – инвертирование сигнала. Каждая пришедшая на вход 1 изменяет выходное значение.

Одноступенчатый асинхронный T – триггер.

Одноступенчатый синхронный T – триггер.

Способы снятия ограничения по длительности сигнала:

Использование двухступенчатого триггера

Использование триггеров с динамическим управлением записью.

D-триггер: функции, таблица переходов.

На практике наибольшее распространение получила схема синхронного D-триггера со статическим управлением записью.D-триггер имеет один логический входD(Delay— задержка), состояние которого с каждым СИ передается на выход, т.е. выходные сигналы представляют собой задержанные входные сигналы. СхемуD-триггера можно получить изRS-триггера, если на входRподать инвертированный сигнал входаS.Однако целесообразно использовать для инвертирования уже имеющиеся элементы (рис. ниже).

Синхронный D-триггер со статическим управлением записью (пунктиром показан вход V для DV-триггера):

а) логическая схема; б) условное графическое обозначение D-триггера и его таблица переходов; в) условное графическое обозначение DV-триггера и его таблица переходов

Dv-триггер: функции, таблица и матрица переходов.

Если к D-триггеру добавить еще один входV(Vorentscheidung- предварительное разрешение) для блокирования СИ (пунктирная линия на рис. вопросе 26), то получим синхронныйDV-триггер со статическим управлением записью. Легко заметить, что входы С иVможно поменять местами без нарушения логики работы триггера.

Таблица переходов и матрица состояний DV-триггера:

схема см. 26 вопрос

Jk-триггер: функции, таблица и матрица переходов.

В отличие от RS-триггера, JK-триггер не имеет запрещенных комбинаций входных сигналов.

JK – триггер может быть одноступенчатым и двухступенчатым, со статическим и динамическим переключением.

Таблица и матрица переходов:

На практике широкое распространение получил синхронный двухступенчатый JK-триггер. Данный триггер имеет два входа J и К. Если J = K = 1, то триггер с приходом синхроимпульса изменяет

свое состояние на противоположное. При остальных значениях входов J и К триггер повторяет таблицу переходов RS-триггера.

Синхронный двухступенчатый RS-триггер, который имеет не- сколько S и R входов, объединенных функцией конъюнкции, легко преобразуется в синхронный JK-триггер. Для этого необходимо

завести обратную связь с выходов триггера на его входы как пока-

Другой пример JK-триггера показан на рис. 3.10. Здесь элемен- ты D5 и D6, отделяющие вторую ступень от первой, управляются не отдельным инвертором, а схемой управления первой ступени (элементы D1 и D2).

Рис. 3.10. Синхронный двухступенчатый JK-триггер с асинхронными входами R и S , его условное графическое обозначение и таблица переходов Если С = 0, то элементы D1 и D2 закрыты и изменения сигналов на входах J и К не влияют на состояние триггера. Передний фронт синхроимпульса (фронт 0/1) переключает в «0» элемент D1 или элемент D2 в зависимости от входных сигналов и состояния триггера второй ступени. Этот нулевой сигнал вначале отсоединяет вторую ступень от первой, а затем устанавливает ЗЯ первой ступени в требуемое состояние. Задний фронт синхроимпульса (фронт 1/0) сначала отделяет первую ступень от входной информации, а затем открывает эле- менты D5 и D6, разрешая ЗЯ второй ступени скопировать состоя- ние первой ступени. Более детально логику работы данного триггера иллюстрирует временная диаграмма, приведенная на рис. 3.11.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector