Решение задачи № 2.

Пункт 1. Нарисовать временные диаграммы сигналов в точках схемы Q1, Q2, y1, y2, y3.

Первый случай, если DD4 со статическим входом синхронизации (рис. 17).

 
 

Рис. 17

 

 
На рис.7 представлена схема демультиплексора.

Принцип его работы заключается в следующем. На адресные входы подается двоичный код, соответствующий номеру выбранного выхода на входе D. Остальные выходы находятся в третьем состоянии, которое обозначается HZ или просто Z.

 
 

Рис. 7

Задание заключается в том, что необходимо заполнить табл. 9. Таблица 9

А0 А1 А2 D Q1 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
№0 №1 №2 №3                

DD4
№1

 №2 №3 №4                
№2 №3 №4 №5                
№3 №4 №5 №6                
№4 №5 №6 №7                
№5 №6 №7 №8                
№6 №7 №8 №9                
№7 №8 №9 №0                
                                     

 

Задача 4. Шифраторы и дешифраторы.

1.Составить таблицу входных и выходных сигналов шифратора или дешифратора в соответствии с номером варианта. Если №3=0,
то задачу выполнять для схемы шифратора, если №3=1, то задачу выполнять для схемы дешифратора. 

Таблица 10

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 FL Q0 Q1 Q2
№0        
№0        
№1        
№2 №3        
№4 №5        
№7        
№8        
№9        

 

На рис.8 представлена схема шифратора. Принцип его работы заключается в следующем. На один из входов шифратора подается логическая единица, на выходах Q0, Q1, Q2 формируется двоичный код, соответствующий номеру входа, на который подана единица. Если единицу подать на два или более входов, режим работы шифратора будет нестандартным. Должен быть задан принцип, по которому

 

Рис. 8

шифратор выбирает один из входов и генерирует код номера этого входа. Приведенный на рис.8 шифратор в случае подачи двух или
При составлении временной диаграммы полезно определить какой из входов является входом R (RESET, сброс, установка в "0"), а какой из входов является входом S (SET, установка в "1"). Рассмотрим сигнал y1. Если y1=1, то триггер устанавливается в "0", т.е. Q1=0. Значит y1 это вход R, а y2 это вход S. Если на один из этих входов поданы "1", то триггер переходит в соответствующее состояние. Если на оба входа поданы "нули", то триггер в режиме "хранение", сохраняет предыдущее состояние. Если активированы оба входа, т.е. R=1, S=1, то триггер в запрещенном состоянии.

 
 

Второй случай, если элементы DD3 и DD4 - элементы И-НЕ (рис. 15).

Рис. 15

DD4
Рассмотрим триггер, состоящий из элементов 2И -НЕ. Если y1=0 и y2=0, то выходы триггера однозначно устанавливаются в состояние Q1=1, Q2=1. Для данного триггера это запрещенное состояние. Если на вход y1 подан "0", то Q1=1, т.е. вход y1 служит для установки в "1", но этот вход активизируется при подаче "0". Таким образом, этот вход называется S. Если на вход y2 подается "0", то триггер устанавливается в "0", т.е. этот вход называется R. Обозначив таким образом входы, можно легко составить временную диаграмму (рис. 16).

 

 
случае представлены сигналами S3 и S4. Затем нарисовать сигналы y1 и y2. В данном случае y1 повторяет x1, а y2 инверсен по отношению к x2. Затем рисуют временную диаграмму Q1 и Q2 по тактам. В первом такте на вход y1 подается "0", а на вход y2 подается "1" (затемнённый интервал времени соответствует неизвестному состоянию).

 
 

Если на вход элемента 2 ИЛИ-НЕ подан "0", то нельзя однозначно судить о том, какой сигнал присутствует на его выходе, поэтому нельзя сразу сказать какой сигнал на выходе DD3. Рассмотрим DD4. Если на один из его входов подана "1", то можно однозначно сказать, что на его выходе "0", т.е. Q2=0. Теперь видно, что на входы DD3 подается два "нуля", следовательно, на его выходе "1", Q1=1.

Замечание: если на первом такте были бы поданы "нули", то выходы триггера были бы в неизвестном состоянии.

Переходим к следующему такту. На оба входа триггера поданы "единицы". Поэтому оба выхода в состоянии "0". В связи с тем, что выход Q2 считается инверсным выходом по отношению к Q1, в данном такте наблюдается нелогичность, т.е. оба выхода имеют одинаковое состояние. Такое состояние принято называть "запрещенным состоянием", но на графике следует конкретно указывать "нули" на выходах.

Переходим к третьему такту. На оба входа поданы "нули". Если бы в предыдущем такте состояние триггера было 10 или 01, то переходя в режим хранения (два "нуля" на входе) это состояние осталось бы неизменным. Но в данном случае нельзя предсказать в какое состояние перейдет триггер. Поэтому на графике следует указать "неизвестное состояние". Следует помнить, что физически существующий триггер обязательно перейдет в одно из устойчивых состояний. А именно, или Q1=1, Q2=0, или Q1=0, Q2=1.

В четвертом такте на вход y2 подана "1", следовательно, Q2=0, Q1=1.

В пятом такте триггер переходит в режим хранения, при этом сохраняется предыдущее состояние.

Аналогично составляется временная диаграмма для всех остальных тактов.
более единиц генерирует код с наименьшим порядковым номером. Наличие сигнала FL указывает на готовность сформированного кода, т.е. если хотя бы на один вход подана единица, на выходе FL действует единица, если на все входы поданы нули, на выходе FL действует ноль. Задание заключается в заполнении табл. 10.

На рис. 9 представлена схема дешифратора.

 

 

Рис. 9

Принцип его работы заключается в следующем. На входы D0, D1, D2 подан некоторый двоичный код. На том выходе, номер которого соответствует входному коду, появляется логическая единица, на остальных выходах действуют логические нули.

Таблица 11

 

D0 D1 D2 Е Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
№2 №1 №0                
№3 №4 №5                
№8 №7 №6                
№9 №0 №1 №2                
№3 №4 №5                
№0 №1 №2                
№3 №5 №1                

Вход Ē предназначен для разрешения дешифрации. Если на вход Ē подан ноль, то дешифрация разрешена, если подана единица, то дешифрация запрещена, ни на одном выходе не появляется единица. Заполнить табл. 11 входных и выходных сигналов дешифратора.

       
   

2. Заполнить табл. 12 входных и выходных сигналов дешифратора семисегментного кода в соответствии с вариантом. 

 
 

 

Рис. 10

 

На рис. 10 представлена схема дешифратора семисегментного кода. Принцип его работы заключается в следующем. На входы D0, D1, D2, D3 подается двоичный код. На выходах формируется код, предназначенный для отображения цифры, соответствующей входному коду на семисегментном индикаторе.

Таблица 12

D0 D1 D2 D3 E A B C D E F G
№0 №1 №2 №3              
№4 №5 №6 №7              
№8 №9 №0 №1              
№2 №3 №4 №5              
№6 №7 №8 №9              
№9 №8 №7 №6              
№5 №4 №3 №2              
№1 №0 №9 №8 №7              

Пункт 2. Представить временные диаграммы выходных сигналов Q1, Q2 и сигналов в промежуточных точках y1, y2.

Первый случай, если DD3 и DD4 - элементы ИЛИ-НЕ

(рис. 13).

 

Рис. 13

Рис. 14

При составлении временной диаграммы (рис.14) рекомендуется следующий порядок действий. Сначала следует нарисовать сигналы x1 и x2 (в соответствии со своим вариантом), которые в данном
2И (например, DD7) работает следующим образом. Если на оба входа поданы "единицы", тона выходе "1". Во всех остальных случаях на выходе "0".

Логический элемент 2ИЛИ - НЕ (например, DD5) представляет собой логический элемент 2ИЛИ с подключенным на выходе элементом НЕ (т.е. с инверсией выхода). Если на входы поданы "нули", то на выходе "1", во всех остальных случаях на выходе "0". Логический элемент 2И - НЕ работает следующим образом: если на оба входа поданы "единицы", то на выходе "0", во всех остальных случаях на выходе "1".

При составлении таблицы истинности (табл. 16) рекомендуется сначала заполнить столбцы x1, x2, x3, x4 (т.е. перебрать все комбинации, а именно, 16 вариантов), затем заполнить y1, y2, y3, y4. На основании полученных сигналов заполнить y5, y6. Затем заполнить Q.

Таблица 16

x1 x2 x3 x4 y1 y2 y3 y4 y5 y6 Q

 
Например, если входной код 0101, соответствующий цифре 5, то единицы будут присутствовать на выходах A, C, D, F, G. Вход Ē является входом разрешения. Если на него подана единица, на всех выходах действуют нули. Следует помнить, что D0 – младший разряд, D3 – старший разряд входного кода.

Задача 5. Счетчики.

Заполнить таблицу входных и выходных сигналов микросхемы.

На рис. 11 представлена микросхема 564 ИЕ 10, представляющая собой два независимых 4-разрядных двоичных счетчика с параллельным выходом. Работа счетчика поясняется таблицей истинности (табл. 13).

 

 
 

 

 


Рис. 11

 

Таблица 13

C CE R Qn+1
ûé Qn +1
ùë Qn +1
x Qn
x Qn
x x

 

В табл. 13 обозначены:

 

ûé ─ переход из “0” в “1”; ùë ─ переход из “1” в “0”;
х ─ любое состояние,

Qn ─ предыдущее состояние, Qn = (Q3, Q2, Q1, Q0),

Qn+1 ─ последующее состояние.

Задание заключается в том, что необходимо заполнить табл. 14, которая представляет собой временную диаграмму в табличном виде. Это означает, что на входы сначала подаются сигналы C, CE, R, обозначенные в первом столбце, затем подаются сигналы второго столбца и т.д.

Так как состояние счетчика зависит не только от входных сигналов в данный момент, но и от предыдущего состояния, то в первом столбце задано начальное состояние счетчика.

Таблица 14

С
СЕ
R
Q0                                  
Q1                                  
Q2                                  
Q3                                  

Продолжение табл. 14

С №5
СЕ
R
Q0                                  
Q1                                  
Q2                                  
Q3                                  

Окончание табл. 14

С №4 №4 №4 №2 №2 №0 №0 №8 №8 №6
СЕ №3 №3 №1 №1 №9 №9 №7 №7
R
Q0                              
Q1                              
Q2                              
Q3                              

Примеры выполнения задания