Реферат: Исследование синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере

Внимание, Студент!!! При синтезе ТУ втаблицах внутренних состояний позднее была обнаружена ошибка — два поля былизаполнены неверно! Советую вникнуть во всё самому и исправить со всемивытекающими последствиями(в результате могут измениться уравнения и  схемарегистра). Мне уже просто лень исправлять т.к. всё равно работу сдал J

 

Содержание:


Задание на курсовоепроектирование………………………………………………стр.2

Проектирование синхронногосдвигающего регистра на JK-триггере…………… стр.3

Синтез триггерного устройства…………………………………………………….стр.8

ЗАДАНИЕ

На курсовое проектирование подисциплине «Организация ЭВМ и систем»

   Спроектировать схему заказной ИС, выполняющую функциювосьмиразрядного синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере.

   Синтезировать триггерное устройство в соответствии свыбранным типом триггера.

  

1.Проектирование синхронногосдвигающего регистра на JK-триггере

Выбор типа выполняемой регистромоперации осуществляется с помощью сигналов управления, количество которыхопределяется по формуле y = ]logK[, где К – количество выполняемых операций.

            В данном случае необходимо обеспечить выполнениедвух операций:

-   сдвиг влево на 3разряда

-   сдвиг вправо на3 разряда

Следовательно, требуется один управляющий сигнал у.

На каждый из 8 разрядов проектируемого регистра необходимопо одному триггеру.

Описание всего регистра можно свести к описанию поведенияодного i-го разряда этого регистра в следствиирегулярности его структуры. Состояние этого разряда в последующий моментвремени полностью определяется состоянием разрядов i-3и i+3, а также значением управляющего сигнала у.

            При у = 1 выполняется сдвиг влево i-3, а при у = 0 сдвиг вправо i+3.

/>/>/>/>/>/>

i+3

 

i+2

 

i+1

 

i

 

i-1

 

i-2

 

i-3

    

Описание поведения i-го разрядарегистра обычно представляется в виде таблицы, в левой части которойрасположены все возможные состояния сигналов, влияющие на поведение i-го разряда, а в правой части – состояние i-горазряда после выполнения операции сдвига и тип перехода, который при этомдолжен осуществить выходной сигнал i-го разряда.

            Условные обозначения возможных типов переходовпеременной Qi<sub/>представленыв таблице 1:

Значение в момент времени t Значение в момент времени t+1 Тип перехода Условное обозначение перехода jQi 0 -> 0 1 0 -> 1 a 1 1 -> 0 b 1 1 1 -> 1 1

Описание поведения i-го разрядапредставим в виде таблицы 2:

Номер состояния Моменты времени

Тип перехода

jQi

t t+1 y

Qi-3

Qi

Qi+3

Qi

1 2 3 4 5 6 7 1 2 1 1 a 3 1 b 4 1 1 1 1 5 1 6 1 1 1 a 7 1 1 b 8 1 1 1 1 1 9 1 10 1 1 11 1 1 b 12 1 1 1 b 13 1 1 1 a 14 1 1 1 1 a 15 1 1 1 1 1 16 1 1 1 1 1 1

В данной таблице тип перехода jQi определячется значениями Qi  вмоменты времени t и t+1. Данныетаблицы №2 позволяют представить описание работы регистра в виде карты Карнодля четырёх переменных:

                                     jQi

/>                                     у·Qi-3

Qi· Qi+3

00 01 11 10 00 a 01 a a a 11 1 1 1 b 10 b b 1 b


Поскольку типы переходов выходного сигнала триггераполностью определяются значениями выходных сигналов, то, подставив вместо типовпереходов от jQi значения входных сигналов можнопостроить карту Карно, описывающую логику формирования входных сигналовтриггера, который выполняет функции i-го разрядапроектируемого регистра согласно таблице 3:

jQi JKTУ J K X 1 X a 1 X b X 1

Использование различных типов триггеров приводит кформированию отличающихся друг от друга карт Карно, описывающих входные сигналыэтих триггеров. В нашем случае рассмотрим схемную реализацию на базе JK-триггерного устройства. В результате замены типовпереходов jQi насоответствующие значения входных сигналов получаем карты Карно, описывающиеповедение входных сигналов JK-триггера.

                                     Ji                                                                

            

                       у·Qi-3         />

Qi· Qi+3

00 01 11 10 00

1

01

1

1

1

11

X

X

X

X 10 X X

X

X


                                    Ki

/>               у·Qi-3        

Qi· Qi+3

00 01 11 10 00

X

X

X

X

01 X X X

X

11

1

10

1

1

1


       _ 

Ji = y · Qi+3 + y · Qi-3

             __      _      __

Ki = y · Qi-3 + y · Qi+3

            _                                  ___   _    ___ 

Ji+Ki = y · Qi+3 + y · Qi-3+ y · Qi-3 + y · Qi+3   = 1

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> />

        Переводим  Ji = y · Qi+3  · y · Qi-3

/>


/>/>                                         __     _   ___

                            Ki = y · Qi-3· y · Qi+3

                                    _

                            Ki = Ji

Схема имеет вид:

 

/>

/>Чтобыполучить выражение, описывающее логику формирования сигналов на входе триггера,используем уравнение: Ji = y · Qi+3 + y · Qi-3 , где i =1..8, причем если результат подстановки i окажетсяменьше или равным нулю, то к результату следует прибавить максимальное (вданном случае 8) количество разрядов в проектируемом регистре, если жерезультат окажется больше максимального количества разрядов (т.е. 8), то изнего следует вычесть это максимальное число.

/>/>/>       _

J1 = y·Q4<sub/>+ y·Q6

J2 = y·Q5<sub/>+ y·Q7                                                                                              

J3 = y·Q6<sub/>+ y·Q8

J4 = y·Q7 + y·Q1               

J5 = y·Q8<sub/>+ y·Q2                     

J6 = y·Q1<sub/>+ y·Q3              

J7 = y·Q2<sub/>+ y·Q4              

J8 = y·Q3 + y·Q5

Схема сдвигающего регистра, построенного по полученнымвыражениям выглядит следующим образом:

/>

2.Синтезтриггерного устройства.

 

   Исходными данными для проектирования являются функциявнешних переходов триггера и условия переключения выходного сигнала триггера поотношению к синхросигналу С.

Таблица внешних переходов JK-триггера:

K J Q

Qn+1

jQi 1 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 1 1 b 1 1 X X 1 1 1 X X

 

 Определим ограничения на изменения входных сигналов С, J, K.

-     при изменении С, сигналы J и Kне должны меняться

-     при С=1, сигналы J и Kне могут изменяться одновременно

-     при С=0, никакие ограничения на изменение J и K не накладываются

-     одновременное изменение С, J и Kне допустимо.

Описание работы триггерапредставим в виде таблицы внутренних состояний JK-триггера:

№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q

000

001

011

010

110

111

101

100

1

(1) 2 3 4 - - - 8

2

1 (2) 3 4 - - 7 -

3

1 2 (3) 4 - 6 - -

4

1 2 3 (4) 5 - - -

5

- - - 4 (5) - - -

6

- - 3 - - (6) - -

7

1 2 - - - - (7) -

8

1 - - - - - - (8)

9

(9) 10 11 12 - - - 16 1

10

9 (10) 11 12 - - 15 - 1

11

9 10 (11) 12 - 14 - - 1

12

9 10 11 (12) 13 - - - 1

13

- - - 12 (13) - - - 1

14

- - 3 - - (14) - - 1

15

- 10 - - - - (15) - 1

16

1 - - - - - - (16) 1

Минимизированная таблицавнутренних состояний и переходов JK-триггера:

№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q

000

001

011

010

110

111

101

100

1,2,3,4,7,8

(1) (2) (3) (4) 5 6 (7) (8)

5,6

- - 3 4 (5) (6) - -

9,10,11,12,13,16

(9) (10) (11) (12) (13) 14 15 (16) 1

14,15

- 2 3 - - (14) (15) - 1

Повторно минимизированная таблицавнутренних состояний и переходов JK-триггера имеет вид:

№ состояния Состояния входных сигналов C, J, K Q

000

001

011

010

110

111

101

100

1

(1) (1) (1) (1) 2 2 (1) (1)

2

- - 3 3 (2) (2) - -

3

(3) (3) (3) (3) (3) 4 4 (3) 1

4

- 1 1 - - (4) (4) - 1

В соответствии с графом заполняемдвойную карту Карно:

/>

/>       CJK

y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 00 00 00 00 01 01 00 00 01 -- -- 11 11 01 01 -- -- 11 11 11 11 11 11 10 10 11 10 -- 00 00 -- -- 10 10 --

Отсюда, получаем две карты Карнои уравнения для y1 и y2:

/>      CJK

y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 00 01 X X

1

1

X X 11

1

1

1

1

1

1

1

1

10 X X X

1

1

X

/>

y1 = y1·y2 +y1·C·K + y2·C·J

                                      

/>       CJK

y1y2 000 001 011 010 110 111 101 100 00

1

1

01 X X

1

1

1

1

X X 11

1

1

1

1

1

1

10 X X X X

        _                     _  _    _                   _ _

y2 = y1·C·J +y1·y2·J·K + y1·y2·J + y1·J·K

        

Схема JK-триггерногоустройства имеет вид:/>

еще рефераты
Еще работы по схемотехнике