Лаба 4
.docxЦель: овладеть методом синтеза синхронных счётчиков; приобрести практические навыки отработки проектируемых схем как моделированием с использованием САПР, так и макетированием на универсальном лабораторном стенде.
Задание. Спроектировать трёхразрядный двоично-десятичный счетчик по данным:
Двоично-десятичный код |
Десятичные номера двоичных наборов последовательных десятичных цифр в данном двоично-десятичном коде |
1531 |
0, 1, 9, 2, 3, 4, 5, 13, 6, 14 |
Требуется:
На основе матрицы переходов составить таблицу истинности функций возбуждения триггеров (DV и JK) счетчика;
Построить схемы двух разрядов (на DV и JK триггерах) двоично-десятичного счетчика с цепями переноса;
Описать счетчик на VHDL;
Построить схему соединения созданных счетчиков;
Разработать схему исследования спроектированных счетчиков с использованием макроэлементов стенда и осциллографа;
Получить результаты экспериментальных исследований.
Двоично-десятичный код 1531
Десятичные цифры |
Двоичный эквивалент в коде 1531 |
Номера двоичных наборов |
||||
1 |
5 |
3 |
1 |
|
||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
|
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
|
7 |
1 |
1 |
0 |
1 |
13 |
|
8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
|
9 |
1 |
1 |
1 |
0 |
14 |
|
Напишем таблицу состояний и матрицу переходов DV-триггера.
Таблица 1. Таблица состояний DV-триггера |
|
|
Таблица 2. Матрица переходов DV-триггера |
|||||||
D |
V |
Q(t+1) |
|
|
|
D |
V |
|||
0 |
0 |
Q(t) |
|
|
|
|
|
|||
0 |
1 |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|||
1 |
0 |
Q(t) |
|
|
|
0 |
1 |
|||
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|||
Напишем таблицу состояний и матрицу переходов JK-триггера.
Таблица 3. Таблица состояний JK-триггера |
|
|
Таблица 4. Матрица переходов JK-триггера |
|||||||
J |
K |
Q(t+1) |
|
|
|
J |
K |
|||
0 |
0 |
Q(t) |
|
|
|
0 |
a0 |
|||
0 |
1 |
0 |
|
|
|
1 |
a1 |
|||
1 |
0 |
1 |
|
|
|
a2 |
1 |
|||
1 |
1 |
|
|
|
|
a3 |
0 |
|||
Построим таблицы переходов и функций возбуждения DV-триггеров счетчика (таблица 5) и JK-триггеров счетчика (таблица 6), исходя из задания.
Таблица 5. Таблица переходов и функций возбуждения DV-триггеров счетчика
10-тичная цифра |
№ набора |
Значения выходов триггера |
Функции возбуждения триггеров |
|||||||||||||||
Время, t |
Время, t+1 |
Время, t |
||||||||||||||||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
D3 |
V3 |
D2 |
V2 |
D1 |
V1 |
D0 |
V0 |
|||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
4 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
5 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
6 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
8 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
Таблица 6. Таблица переходов и функций возбуждения JK-триггеров счетчика
10-тичная цифра |
№ набора |
Значения выходов триггера |
Функции возбуждения триггеров |
||||||||||||||
Время, t |
Время, t+1 |
Время, t |
|||||||||||||||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
J3 |
K3 |
J2 |
K2 |
J1 |
K1 |
J0 |
K0 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a0 |
0 |
a0 |
0 |
a0 |
1 |
a0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
a1 |
0 |
a1 |
0 |
a1 |
a1 |
0 |
2 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a2 |
1 |
0 |
a2 |
1 |
a2 |
a2 |
1 |
3 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
a3 |
0 |
a3 |
a3 |
0 |
1 |
a3 |
4 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
a4 |
1 |
a4 |
a4 |
1 |
a4 |
1 |
5 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
a5 |
a5 |
0 |
0 |
a5 |
1 |
a5 |
6 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
a6 |
a6 |
0 |
0 |
a6 |
a6 |
0 |
7 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
a7 |
1 |
a7 |
0 |
1 |
a7 |
a7 |
1 |
8 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
a8 |
a8 |
0 |
a8 |
0 |
0 |
a8 |
9 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
a9 |
1 |
a9 |
1 |
a9 |
1 |
0 |
a9 |
Представим функции возбуждения в минимальной дизъюнктивной нормальной форме с помощью диаграмм Вейча.
Эталонная диаграмма Вейча:
|
|
|
|
|||
|
13 |
X |
X |
9 |
|
|
x |
14 |
X |
x |
|
||
|
4 |
6 |
2 |
0 |
||
5 |
X |
3 |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
||
Диаграммы Вейча функций возбуждения DV-триггеров счетчика:
Диаграммы Вейча функций возбуждения D0V0-триггера счетчика:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
0 |
x |
x |
0 |
|
|
|
1 |
|
x |
1 |
|
|||||||||
x |
A9 |
x |
|
|
|
x |
|
x |
x |
|
|||||||||||
|
1 |
A8 |
1 |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|||||||||||
A6 |
x |
0 |
A1 |
|
|
|
x |
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Диаграмма D0 |
Диаграмма V0 |
||||||||||||||||||||
x
xВыпишем минимальные ДНФ D0 и V0:
A1,6 = 1 a8,9 = 0 B0-9 = 1
Диаграммы Вейча функций возбуждения D1V1-триггера счетчика:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
1 |
x |
x |
1 |
|
|
|
1 |
x |
x |
1 |
|
|||||||||||||
x |
0 |
x |
x |
|
|
x |
1 |
x |
x |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
x |
0 |
|
|
|
|
x |
1 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Диаграмма D1 |
|
Диаграмма V1 |
|||||||||||||||||||||||