Sprawozdanie 4 - Liczniki synchroniczne i asynchroniczne PDF

Preview

Summary

sprawozdania z liczników synchronicznych i asynchronicznych logiki układów cyfrowych...

Description

Logika układów cyfrowych – Sprawozdanie 4 Prowadzący Grupa zajęciowa Termin zajęć

Mgr inż. Antoni Sterna E03-13g pn 18:00-19:30

Student Temat zajęć

Liczniki synchroniczne i asynchroniczne

1. Opis ćwiczenia Ćwiczenie miało na celu praktyczne zapoznanie z działaniem liczników synchronicznych i asynchronicznych oraz zaprojektowanie dwóch układów z ich wykorzystaniem. Licznik synchroniczny, skonstruowany z przerzutników JK miał za zadanie liczyć w górę najpierw po liczbach parzystych, następnie po nieparzystych. Przy liczniku asynchronicznym modulo 5/14 wybór zakresu był dodatkowym wejściem. Wykorzystane zostało również asynchroniczne wejście RESET przerzutników by wykonać pełną syntezę układu resetującego.

2. Wstęp teoretyczny Licznik elektroniczny – układ cyfrowy, którego zadaniem jest zliczanie wystąpień sygnału zegarowego. Licznik złożony jest najczęściej z kilku przerzutników. Przerzutnik – jest to układ sekwencyjny, którego sygnał na wyjściu może zależeć od stanu podanego na wejściu lub od jego stanu wewnętrznego Moduł licznika - liczba impulsów zegara, po której licznik wraca do stanu początkowego, na przykład jeśli licznik ma moduł 14, jeśli zliczanie odbywa się od stanu początkowego licznika równego 0, to po zliczeniu 14 impulsów zegarowych licznik wraca z powrotem do stanu 0.

3. Rozwiązanie a) Licznik synchroniczny 0  2  4  6  8  10  12  14  1  3  5  7  9  11  13 15  0 …

Tabela wzbudzeń t

t+1

Q3

Q2

Q1

Q0

Q3

Q2

Q1

Q0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0

0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0

J3

K3

J2

K2

J1

K1

J0

K0

0 0 0 0 0 0 1 1 -

0 0 0 0 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 -

0 0 1 1 0 0 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 -

1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 1 -

0 0 0 0 0 0 0 1

Minimalizacja wyników poprzez utworzenie siatek Karnaugha J3 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 0 0 -

01 0 0 -

11 0 1 -

10 0 1 -

01 0

11 1

10 1

Otrzymanie funkcji w postaci: J 3=Q 2 Q 1

Przekształcenie funkcji: J 3=Q 2´Q 1 K3 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11

00 0

10

0

0

0

0

01 0 0

11 1 1

10 1 1

Otrzymanie funkcji w postaci:

K 3=Q 2 Q 1

Przekształcenie funkcji: K 3= Q 2´Q 1

J2 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 0 0

Otrzymanie funkcji w postaci:

J 2=Q 1

K2 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 0 0 -

01 0 0 -

11 1 1 -

10 1 1 -

01 1 1 1 1

11 -

10 -

01 -

11 1 1 1 1

10 1 1 1 1

01 -

11 -

10 0 0 1 0

Otrzymanie funkcji w postaci:

K 2=Q 1

J1 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 1 1 1 1

Otrzymanie funkcji w postaci:

J 1=1 K1 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 -

Otrzymanie funkcji w postaci: K 1=1 J0 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 0 0 0 0

Otrzymanie funkcji w postaci: J 0=Q 3 Q 2 Q 1

Przekształcenie funkcji: J 0=Q 3 Q 2 Q 1 =Q 3 Q´ 2 Q 1 K0 Q3Q2\Q1Q0 00 01 11 10

00 -

Otrzymanie funkcji w postaci:

K 0=Q 1 Q 2 Q 3

Przekształcenie funkcji: K 0=Q 1 Q 2 Q 3 =Q 3 Q´ 2 Q 1

Postać końcowa funkcji: J 3=Q 2´Q 1 K 3= Q 2´Q 1 J 2=Q 1 K 2=Q 1 J 1=1 K 1=1 J 0=Q 3 Q´´ 2 Q 1 K 0= Q 3 Q´ 2 Q 1 Schemat układu:

01 0 0 0 0

11 0 0 1 0

10 -

Przedstawiony schemat został sprawdzony w symulatorze i działa prawidłowo.

b) Licznik asynchroniczny Licznik asynchroniczny modulo 5/14 - dodatkowe wejście: wybór zakresu P - dodatkowe wejście: RESET

Tabele prawdy P

Q3

Q2

Q1

Q0

R

P

Q3

Q2

Q1

Q0

R

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -

Minimalizacja wyniku poprzez utworzenie siatki Karnaugha

R PQ3\Q2Q1Q0 00 01 11 10

000 0 0 1 0

001 0 0 1 0

011 0 0 1 0

010 0 0 1 0

110 0 1 1 1

111 0

101 0 0 1 1

1

Otrzymanie funkcji w postaci:

R=P Q3 +Q3 Q 2 Q 1 +PQ2 Q1 + PQ2 Q 0

Przekształcenia funkcji:

´ ´ ´ ´ ´ ´ R= P Q3 +Q3 Q 2 Q 1 +PQ 2 Q 1 + PQ2 Q 0 =P Q 3∗Q 3 Q 2 Q 1 ∗PQ 2 Q 1∗ P Q 2 Q 0

Postać końcowa funkcji:

´ R= P ´Q3∗Q 3 Q´ 2 Q 1∗PQ´2 Q 1∗P Q´2 Q 0

Tabela prawdy R 0 0 1 1

P 0 1 0 1

X 0 1 1 1

Minimalizacja wyniku poprzez utworzenie siatki Karnaugha

X R\P 0 1

0 0 1

1 1 1

100 0 0 1 0

Otrzymanie funkcji w postaci: X =P+ R

Przekształcenia funkcji: ´ X =P + R = P+R Postać końcowa funkcji: X = P+´ R Schemat układu:

Przedstawiony schemat został sprawdzony w symulatorze i działa prawidłowo.

Wnioski: Ćwiczenie umożliwiło zapoznanie się z działaniem licznika synchronicznego i asynchronicznego. Ich budowa nie jest skomplikowana, gdyż używa się do niej podstawowych bramek i przerzutników. Dzięki wejściu RESET możemy od razu wyzerować licznik (wrócić do stanu początkowego). Dzięki wejściu P możemy w dowolnej chwili zmienić zakres liczenia. Do budowy liczników warto wykorzystywać przerzutniki JK, gdyż można w nich szybko zmienić kierunek liczenia poprzez podanie na wejścia następnego przerzutnika negację sygnału wyjściowego poprzedniego przerzutnika....