A) Структурная схема УУ.

Управляющее устройство содержит комбинационные устройства КУ1 и КУ2, память и схему запуска.

Комбинационное устройство КУ1 формирует сигналы q₁, q₂, q₃, q₄ управляющие триггерами T1, T2, T3, Т4 памяти УУ, что обеспечивает переход УУ из состояния a₀ в состояние a₁, из a₁ в a₂ и т.д.

 

Рисунок 2 – Структурная схема УУ.

 

схема запуска и сброса

КУ1

Автоматическое устройство переключения от такта к такту

КУ2

q1 Q1 V1

счетчик

ТИ ТИ

qn Qn Vm

 

ОС W

 

б) Считаем, что переключающее устройство строится на триггерах с выходами Q. Определю необходимое количество триггеров для выполнения всех команд:

,

где М – количество рабочих состояний (тактов).

Также учитывается 1 состояние покоя.

,т.е. m= 4.

После подачи импульса запуска КА должен отработать полный рабочий цикл, выдавая на каждом из тактов требуемые уровни выходных сигналов V1 – V7. В конце 9 такта КА должен сформировать сигнал W=1 сброса, которым он будет переведен в состояние покоя.

 

в) Составляю таблицу функционирования УУ.

Таблица 3.

Такт (состояние)

Текущее состояние КА

Выходные сигналы

Q4

Q3

Q2

Q1

V5

V4

V3

V2

V1

V6

V7

W

X

X

X

X

X

X

X

Х

10-15

Остальные

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

Х

г) Алгоритм работы КА можно представить и в виде графа:

 

Рисунок 3

 

 

 

Здесь а1…а9 – рабочие состояния КА, а0 – состояние покоя.

 

д)Построю комбинационное устройство КУ, которое вырабатывает сигналы V1-V7 и W, имея на входах сигналы Q1-Q4. Т.е. синтезирую счетчик на основе JK-триггеров.

Таблица 4

 

Такт J

Предшествующие состояния триггеров (входные сигналы КУ1) на j-такте

Последующие состояния триггеров на (j+1)-такте

Выходные сигналы КУ1 (управляющие триггерами) на j-такте

Q4(tj)

Q3(tj)

Q2(tj)

Q1(tj)

Q4

Q3

Q2

Q1

q4

q3

q2

q1

X

X

X

X

X

X

X

X

10/15

остальные

Х

X

X

X

Х

X

X

X

 

е) По таблице 4 составляю комбинационную схему в СДНФ. Видно, что q1=1. Выпишу СДНФ для q2,q3,q4 и минимизирую их с помощью карт Карно-Вейча.

 

 

Для минимизации выражений также использую безразличные состояния Х.

 

 

 

 

 

 

 

 

Для формирования сигналов q₁, q₂,q₃, q₄ использую встроенную логику ЗИ JK- триггеров. В результате память КА, вместе с КУ1 превратится в счетчик с параллельным переносом. Комбинационное устройство КУ2, имея на своих входах сигналы Q₁, Q₂, Q₃, Q₄ должно формировать выходные сигналы V₁, V₂,…V₇, W согласно таблице 3. Формулы для МДНФ выходных переменных V₁, V₂,…V₇, W позволяют построить принципиальную схему КУ2, чем и завершается синтез УУ.

Рисунок 4 – Схема синтезированного устройства КУ1 – счетчика с параллельным переносом

ж) Аналогично составляю функции для V1-W в СДНФ и синтезирую КУ2, используя таблицу 3.

 

Минимизирую выражения с помощью карт Карно-Вейча:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получаю МДНФ:

 

Рисунок 5 - Схема КУ2

 

з) Строю схему запуска и сброса.

 

Рисунок 6 - Схема запуска

 

 

 

КА работает в том случае, если на его вход подаются тактовые импульсы ТИ, которые считаются счетчиком и заставляют его срабатывать. Таким образом, должна присутствовать схема запуска, которая подает ТИ от генератора на УУ. Еe выключение прекращает подачу ТИ.

Схема запуска и сброса может быть организована на ЛЭ «И» и RS–триггере (рис.6). Если на вход S триггера подать запускающий импульс, то на выходе Q появляется 1 и открывает схему «И». Когда вырабатывается команда СТОП, на вход R триггера подается сигнал W=1, на выходе Q появляется 0, и схема «И» перестает пропускать ТИ. Одновременно сигнал W подается на R-асинхронные входы триггеров, осуществляя их сброс (обнуление).

 

Рисунок 7 – Общая схема УУ

		КУ1+память=счетчик
	Схема запуска		КУ2