Файл: Отчет по очередной работе должен начинаться с нового листа.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
триггерами.
По функциональному признаку различают триггеры типов RS, D, Т, JK и др. По способу управления состоянием триггера триггеры делятся на асинхронные и синхронные тактируемые). У асинхронных триггеров имеются только информационные входы и они переключаются при изменении сигналов на этих входах. У синхронных триггеров смены информационных сигналов недостаточно для их переключения. У таких триггеров имеется специальный управляющий вход, называемый синхронизирующим или тактируемым. Синхронизирующие (тактирующие) сигналы обычно формируются специальным генератором тактовых импульсов.
В схемах цифровой электроники триггер может быть использован самостоятельно. В то же время, триггеры являются основой для построения других, более сложных функциональных устройств цифровой электроники: регистров, счетчиков и т.д.
RS триггер
Простейшим типом триггера является асинхронный RS-триггер. Такой триггер имеет два входа: S (Set – установка) и R (Reset-сброс) и два взаимно инверсных выхода. Один из них называют прямым выходом и обычно обозначают как
. Другой выход называют инверсным и обозначают 
. Состояние триггера ("0" или "1") определяется информацией, присутствующей в данный момент времени на его прямом выходе: при =1 триггер находится в единичном состоянии, а при =0 – в нулевом. RS триггер может быть реализован как на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ, так и на элементах 2И-НЕ.
На рис. 6 приведена схема RS триггера, реализованного на элементах ИЛИ_НЕ.
Р
ис. 6. Схема RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ (а), временные диаграммы его работы (б), таблица состояний триггера (в)
Вход S предназначен для установки триггера в состояние "1". Осуществляется это подачей на данный вход сигнала уровня логической единицы (моменты времени t1 и t2 на рис.1-б)). При снятии единичного уровня со входа S триггера состояние триггера не изменится. Для перевода триггера в состояние "0" необходимо подать сигнал единичного уровня на управляющий вход R триггера (момент времени t2
на рис. 1). При этом на выходе
появляется нулевой уровень, а на выходе 
– единичный. Такое состояние триггера будет сохраняться и после снятия сигнала "1" с входа R до тех пор, пока на вход S не поступит единичный уровень. Логика работы RS триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ отражена в таблице его состояний на рис. 1-в). В ней обозначено: Rt и St – значения сигналов на входах в данный момент времени, 
и 
– значения сигналов на выходах триггера в последующий момент времени. Особенностью RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ является то, что сочетание сигналов R=1 и S=1 является запрещенным, поскольку после снятия такой комбинации входных сигналов состояние триггера оказывается неопределенным: с равными вероятностями можно ожидать, что триггер останется либо в единичном, либо в нулевом состоянии. Это противоречит логике его работы. Таким образом, RS триггер на элементах ИЛИ-НЕ переключается при воздействии сигнала логической "1" на один из его входов. Поэтому считают, что для входов такого триггера активным уровнем является уровень логической "1".
Схема RS триггера на элементах И-НЕ приведена на рис. 7.
Р
ис. 7. Схема RS триггера на элементах И-НЕ (а), временные диаграммы его работы (б), таблица состояний триггера (в)
Переключение триггера в нулевое состояние производится подачей сигнала уровня логического нуля на вход R (моменты времени t1 и t3 на рис. 2 в)). На прямом выходе триггера появляется логический ноль, а на инверсном – логическая единица. Триггер остается в таком состоянии до момента времени, пока на вход S не поступит сигнал уровня логического нуля (момент t2 на рис. 7 в)). Такое воздействие на вход S приводит к тому, что триггер переключится в единичное состояние. Комбинация входных сигналов: S=0 и R=0 является недопустимой, т.к. после снятия такого сочетания входных сигналов состояние триггера окажется неопределенным. Поэтому при использовании такого триггера должна быть исключена возможность данной ситуации. Таким образом, активным уровнем для входов RS триггера на элементах И-НЕ является нулевой уровень.
Рассмотренные триггеры выполнены с использованием дискретных логических элементов. Такие триггеры могут быть реализованы и в интегральном исполнении. В этом случае, триггеры имеют условные графические обозначения, показанные на рис. 8.
Р
ис. 8. Условные графические обозначения асинхронных RS триггеров в интегральном исполнении: с единичным активным уровнем - а), с нулевыми активными уровнями - б) и в)
D-триггер
D - триггер в отличие от RS - триггера для установки в состояния логического "0" и логической "1" имеет только один информационный вход D. На практике наибольшее применение нашли тактируемые D - триггеры. У такого триггера имеется вход для подачи тактируемых (синхронизирующих) импульсов – С. Запись информации в D - триггер происходит в два этапа. Вначале на информационном входе D устанавливают уровень "1" или "0" (в зависимости от того, в какое состояние требуется установить триггер). После этого на тактирующий вход С подается импульс, приводящий к переключению триггера в то состояние, которое характеризуется информацией на D входе на момент прихода импульса. Поскольку последующая перезапись информации в триггер возможна только с приходом очередного тактирующего импульса, т.е. спустя некоторый интервал времени, D - триггер осуществляет задержку передачи информации со входа D на выход . Этим и обусловлено название триггера Delay - задержка.
D - триггер может быть реализован на логических элементах так, как, например, показано на рис. 9 а). Логику работы приведенного здесь триггера поясняют временные диаграммы, показанные на рис. 9 б) и таблица переходов триггера (рис. 9 в)). Запись информации в показанный на рис. 9 D - триггер происходит по перепаду сигнала на тактовом входе с низкого уровня на высокий уровень. Возможно построение D - триггера, осуществляющего запись при переходе сигнала на тактовом входе от "1" к "0".
Рис. 9. D - триггер на элементах 2И-НЕ: схема - а), временные диаграммы - б), таблица переходов - в)
В настоящее время широко распространены D - триггеры в интегральном исполнении. Некоторые варианты условных графических обозначений таких триггеров показаны на рис.10.
Р
ис. 10. Обозначение D - триггера: тактируемого переходом из "0" в "1" - а), тактируемого переходом из "1" в "0" - б)
Счетный триггер (Т - триггер)
Счетный триггер имеет всего один информационный вход. Переключение триггера в противоположное состояние происходит всякий раз, когда входной сигнал изменяет свое значение в определенном направлении. Если переключение триггера происходит при переходе входного сигнала из 0 в 1, то говорят, что триггер переключается по фронту входного сигнала. В другом случае, когда переключение происходит при перепаде входного управляющего сигнала из 1 в 0, говорят, что триггер переключается по срезу входного сигнала.
Счетный триггер можно получить из D - триггера, если инверсный выход последнего соединить с его информационным входом D (рис. 11). Триггер в такой схеме переключается в противоположное состояние с приходом каждого очередного тактирующего импульса. Поэтому при поступлении входных тактирующих импульсов с частотой fвх, частота импульсов на выходе триггера fвых будет в два раза меньше: fвых=0,5 fвх. Это свойство счетного триггера используется при построении на основе таких триггеров схем счетчиков электрических импульсов и делителей частоты.
Порядок выполнения работы
При домашней подготовке
Используя литературу и конспект лекций, повторить:
- логику работы логических элементов;
- устройство и логику работы триггеров RS, D, и T типов.
При работе в лаборатории
1. Установить на стенд сменную плату II.
2. ЗАДАНИЕ1. Исследование RS - триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ.
2.1. Установить технологическую карту II-1. Подготовить таблицу передачи сигналов триггера по форме табл. 1.
Таблица 1
Передача сигналов RS - триггером на элементах 2ИЛИ-НЕ
2.2. Устанавливая с помощью кнопок SB2 и SB3 значения сигналов на входах триггера в соответствии с табл. 1, проконтролировать значения сигналов на выходах триггера. Заполнить таблицу.
Примечание. Контроль за значениями входных сигналов производится по состоянию светодиодов HL1 и HL2. Светодиоды HL3 и HL4 отражают состояние выходов триггера.
2.3. Проанализировав переключения триггера под действием различных входных сигналов, определить функциональное назначение каждого из входов исследуемой схемы и функциональное назначение каждого из выходов схемы. Для каждого состояния входных сигналов определить режим работы триггера.
3. ЗАДАНИЕ2. Исследование RS - триггера на элементах 2И-НЕ.
3.1. Установить технологическую карту II-2. Подготовить таблицу передачи сигналов триггера по форме табл. 2.
3.2. Устанавливая с помощью кнопок SB2 и SB3 значения сигналов на входах триггера в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
Передача сигналов RS - триггером на элементах 2И-НЕ
3.3. Проконтролировать значения сигналов на выходах триггера. Заполнить таблицу.
Примечание. Контроль за значениями входных сигналов производится по состоянию светодиодов HL1 и HL2. Следует учесть, что HL1 и HL2 подключены к входам триггера через инверторы. Поэтому действительные значения входных переменных Х1и Х2 оказываются противоположными состояниям HL1 и HL2. Светодиоды HL3 и HL4 отражают состояние выходов триггера.
3.4. Проанализировав переключения триггера под действием различных входных сигналов, определить функциональное назначение каждого из входов исследуемой схемы и функциональное назначение каждого из выходов схемы. Для каждого состояния входных сигналов определить режим работы триггера.
По функциональному признаку различают триггеры типов RS, D, Т, JK и др. По способу управления состоянием триггера триггеры делятся на асинхронные и синхронные тактируемые). У асинхронных триггеров имеются только информационные входы и они переключаются при изменении сигналов на этих входах. У синхронных триггеров смены информационных сигналов недостаточно для их переключения. У таких триггеров имеется специальный управляющий вход, называемый синхронизирующим или тактируемым. Синхронизирующие (тактирующие) сигналы обычно формируются специальным генератором тактовых импульсов.
В схемах цифровой электроники триггер может быть использован самостоятельно. В то же время, триггеры являются основой для построения других, более сложных функциональных устройств цифровой электроники: регистров, счетчиков и т.д.
RS триггер
Простейшим типом триггера является асинхронный RS-триггер. Такой триггер имеет два входа: S (Set – установка) и R (Reset-сброс) и два взаимно инверсных выхода. Один из них называют прямым выходом и обычно обозначают как
. Другой выход называют инверсным и обозначают . Состояние триггера ("0" или "1") определяется информацией, присутствующей в данный момент времени на его прямом выходе: при =1 триггер находится в единичном состоянии, а при =0 – в нулевом. RS триггер может быть реализован как на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ, так и на элементах 2И-НЕ.На рис. 6 приведена схема RS триггера, реализованного на элементах ИЛИ_НЕ.
Р
ис. 6. Схема RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ (а), временные диаграммы его работы (б), таблица состояний триггера (в)
Вход S предназначен для установки триггера в состояние "1". Осуществляется это подачей на данный вход сигнала уровня логической единицы (моменты времени t1 и t2 на рис.1-б)). При снятии единичного уровня со входа S триггера состояние триггера не изменится. Для перевода триггера в состояние "0" необходимо подать сигнал единичного уровня на управляющий вход R триггера (момент времени t2
на рис. 1). При этом на выходе
появляется нулевой уровень, а на выходе – единичный. Такое состояние триггера будет сохраняться и после снятия сигнала "1" с входа R до тех пор, пока на вход S не поступит единичный уровень. Логика работы RS триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ отражена в таблице его состояний на рис. 1-в). В ней обозначено: Rt и St – значения сигналов на входах в данный момент времени, и – значения сигналов на выходах триггера в последующий момент времени. Особенностью RS триггера на элементах ИЛИ-НЕ является то, что сочетание сигналов R=1 и S=1 является запрещенным, поскольку после снятия такой комбинации входных сигналов состояние триггера оказывается неопределенным: с равными вероятностями можно ожидать, что триггер останется либо в единичном, либо в нулевом состоянии. Это противоречит логике его работы. Таким образом, RS триггер на элементах ИЛИ-НЕ переключается при воздействии сигнала логической "1" на один из его входов. Поэтому считают, что для входов такого триггера активным уровнем является уровень логической "1". Схема RS триггера на элементах И-НЕ приведена на рис. 7.
Р
ис. 7. Схема RS триггера на элементах И-НЕ (а), временные диаграммы его работы (б), таблица состояний триггера (в)
Переключение триггера в нулевое состояние производится подачей сигнала уровня логического нуля на вход R (моменты времени t1 и t3 на рис. 2 в)). На прямом выходе триггера появляется логический ноль, а на инверсном – логическая единица. Триггер остается в таком состоянии до момента времени, пока на вход S не поступит сигнал уровня логического нуля (момент t2 на рис. 7 в)). Такое воздействие на вход S приводит к тому, что триггер переключится в единичное состояние. Комбинация входных сигналов: S=0 и R=0 является недопустимой, т.к. после снятия такого сочетания входных сигналов состояние триггера окажется неопределенным. Поэтому при использовании такого триггера должна быть исключена возможность данной ситуации. Таким образом, активным уровнем для входов RS триггера на элементах И-НЕ является нулевой уровень.
Рассмотренные триггеры выполнены с использованием дискретных логических элементов. Такие триггеры могут быть реализованы и в интегральном исполнении. В этом случае, триггеры имеют условные графические обозначения, показанные на рис. 8.
Р
ис. 8. Условные графические обозначения асинхронных RS триггеров в интегральном исполнении: с единичным активным уровнем - а), с нулевыми активными уровнями - б) и в)
D-триггер
D - триггер в отличие от RS - триггера для установки в состояния логического "0" и логической "1" имеет только один информационный вход D. На практике наибольшее применение нашли тактируемые D - триггеры. У такого триггера имеется вход для подачи тактируемых (синхронизирующих) импульсов – С. Запись информации в D - триггер происходит в два этапа. Вначале на информационном входе D устанавливают уровень "1" или "0" (в зависимости от того, в какое состояние требуется установить триггер). После этого на тактирующий вход С подается импульс, приводящий к переключению триггера в то состояние, которое характеризуется информацией на D входе на момент прихода импульса. Поскольку последующая перезапись информации в триггер возможна только с приходом очередного тактирующего импульса, т.е. спустя некоторый интервал времени, D - триггер осуществляет задержку передачи информации со входа D на выход
. Этим и обусловлено название триггера Delay - задержка.D - триггер может быть реализован на логических элементах так, как, например, показано на рис. 9 а). Логику работы приведенного здесь триггера поясняют временные диаграммы, показанные на рис. 9 б) и таблица переходов триггера (рис. 9 в)). Запись информации в показанный на рис. 9 D - триггер происходит по перепаду сигнала на тактовом входе с низкого уровня на высокий уровень. Возможно построение D - триггера, осуществляющего запись при переходе сигнала на тактовом входе от "1" к "0".
Рис. 9. D - триггер на элементах 2И-НЕ: схема - а), временные диаграммы - б), таблица переходов - в)
В настоящее время широко распространены D - триггеры в интегральном исполнении. Некоторые варианты условных графических обозначений таких триггеров показаны на рис.10.
Р
ис. 10. Обозначение D - триггера: тактируемого переходом из "0" в "1" - а), тактируемого переходом из "1" в "0" - б)
Счетный триггер (Т - триггер)
Счетный триггер имеет всего один информационный вход. Переключение триггера в противоположное состояние происходит всякий раз, когда входной сигнал изменяет свое значение в определенном направлении. Если переключение триггера происходит при переходе входного сигнала из 0 в 1, то говорят, что триггер переключается по фронту входного сигнала. В другом случае, когда переключение происходит при перепаде входного управляющего сигнала из 1 в 0, говорят, что триггер переключается по срезу входного сигнала.
Счетный триггер можно получить из D - триггера, если инверсный выход последнего соединить с его информационным входом D (рис. 11). Триггер в такой схеме переключается в противоположное состояние с приходом каждого очередного тактирующего импульса. Поэтому при поступлении входных тактирующих импульсов с частотой fвх, частота импульсов на выходе триггера fвых будет в два раза меньше: fвых=0,5 fвх. Это свойство счетного триггера используется при построении на основе таких триггеров схем счетчиков электрических импульсов и делителей частоты.
Порядок выполнения работы
При домашней подготовке
Используя литературу и конспект лекций, повторить:
- логику работы логических элементов;
- устройство и логику работы триггеров RS, D, и T типов.
При работе в лаборатории
1. Установить на стенд сменную плату II.
2. ЗАДАНИЕ1. Исследование RS - триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ.
2.1. Установить технологическую карту II-1. Подготовить таблицу передачи сигналов триггера по форме табл. 1.
Таблица 1
Передача сигналов RS - триггером на элементах 2ИЛИ-НЕ
| Х1 | Х2 | Y1 | Y2 | Режим работы триггера |
| 0 | 0 | | | |
| 0 | 1 | | | |
| 1 | 0 | | | |
| 1 | 1 | | | |
| 0 | 0 | | | |
| 0 | 1 | | | |
2.2. Устанавливая с помощью кнопок SB2 и SB3 значения сигналов на входах триггера в соответствии с табл. 1, проконтролировать значения сигналов на выходах триггера. Заполнить таблицу.
Примечание. Контроль за значениями входных сигналов производится по состоянию светодиодов HL1 и HL2. Светодиоды HL3 и HL4 отражают состояние выходов триггера.
2.3. Проанализировав переключения триггера под действием различных входных сигналов, определить функциональное назначение каждого из входов исследуемой схемы и функциональное назначение каждого из выходов схемы. Для каждого состояния входных сигналов определить режим работы триггера.
3. ЗАДАНИЕ2. Исследование RS - триггера на элементах 2И-НЕ.
3.1. Установить технологическую карту II-2. Подготовить таблицу передачи сигналов триггера по форме табл. 2.
3.2. Устанавливая с помощью кнопок SB2 и SB3 значения сигналов на входах триггера в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
Передача сигналов RS - триггером на элементах 2И-НЕ
| Х1 | Х2 | Y1 | Y2 | Режим работы триггера |
| 1 | 1 | | | |
| 0 | 1 | | | |
| 1 | 0 | | | |
| 0 | 0 | | | |
| 1 | 1 | | | |
| 0 | 1 | | | |
3.3. Проконтролировать значения сигналов на выходах триггера. Заполнить таблицу.
Примечание. Контроль за значениями входных сигналов производится по состоянию светодиодов HL1 и HL2. Следует учесть, что HL1 и HL2 подключены к входам триггера через инверторы. Поэтому действительные значения входных переменных Х1и Х2 оказываются противоположными состояниям HL1 и HL2. Светодиоды HL3 и HL4 отражают состояние выходов триггера.
3.4. Проанализировав переключения триггера под действием различных входных сигналов, определить функциональное назначение каждого из входов исследуемой схемы и функциональное назначение каждого из выходов схемы. Для каждого состояния входных сигналов определить режим работы триггера.