Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Вінницький національний технічний університет

Інститут автоматики, електроніки та комп’ютерних систем управління

Кафедра метрології та

промислової автоматики

Лабораторна робота №2

Дослідження асинхронних та синхронних тригерів

Вінниця - 2011

Мета роботи: вивчення структури і алгоритмів роботи асинхронних та синхронних тригерів, дослідження функції переходів і збудження основних типів тригерів, вивчення взаємозамінності тригерів різних типів.

1. Короткі теоретичні відомості

Тригер – найпростіша цифрова схема послідовного типу. У тригерів стан виходу Y в любий момент часу визначається поточним станом входу Х та внутрішнім станом схеми Q:

.

Іншими словами, цифровий автомат є не тільки перетворювачем, але й зберігає попередню й поточну інформацію (стани). Ця властивість забезпечується наявністю в схемах зворотних зв’язків.

Основою послідовностних схем є тригери. Тригер має два стійких стани і, тому  його іноді називають бістабільною схемою. В якому з цих станів опиниться тригер, залежить від сигналів на входах тригера і від його попереднього стану, тобто він має пам’ять. Можна сказати, що тригер є елементарною коміркою пам’яті.

Тип тригера визначається алгоритмом його роботи. В залежності від алгоритму роботи, тригер може мати настановні, інформаційні та керуючі входи. Настановні входи встановлюють стан тригера незалежно від стану інших входів. Входи керування дозволяють запис даних, які надходять на інформаційні входи. Найбільш розповсюдженими є тригери RS, JK, D і Т – типів.

1.1 Rs-тригер

RS-тригер – найпростіший автомат з пам’яттю, який може знаходитись в двох станах. Тригер має два настановні входи: установки S (set - установка) і скиду R (reset - скид), на які подаються вхідні сигнали від зовнішніх джерел. При подачі на вхід настанови активного логічного рівня тригер установлюється в 1 , якщо подати активний рівень на вхід скиду тригер установлюється в 0 . Якщо подати на обидва входи установки (збудження) пасивний рівень, то тригер буде зберігати попередній стан виходів:або. Кожний стан стійкий і підтримується за рахунок дії зворотних зв’язків.

Для тригерів цього типу є недопустимим одночасна подача активного типу на обидва входи установки, так як тригер за визначенням не може одночасно бути встановленим в нуль та одиницю. На практиці подача активного рівня на настановні входи приводить до того, що  цей стан не може бути збереженим і неможливо визначити, в якому стані буде знаходитись тригер при наступній подачі сигналів пасивного рівня.

На рис. 1.1 та 1.2 зображені два виду RS-тригерів, які виконані на елементах «АБО-НІ» та «І-НІ».

Рисунок 1.1 - RS-тригер, виконаний на елементах «АБО-НІ»	Рисунок 1.2 - RS-тригер, виконаний на елементах «І-НЕ»

        

Для схеми на рис. 1.1 активним рівнем є рівень логічної одиниці, для схеми на рис. 1.2 – рівень логічного нуля. Схема на рис. 1.2 отримала назву RS-тригера з інверсними входами.

RS-тригер є основним вузлом для побудови послідовних схем. Назва схем такого типу ”послідовні” означає, що стан виходу залежить від того, в якій послідовності на входи подаються вхідні набори і яким був попередній внутрішній стан. Так, якщо в RS-тригері (рис. 1.1) на початку встановити комбінацію (скорочений запис -01), а потім перейти до (00), то стан виходу . Якщо ж на початку установити комбінацію10, а потім перейти до 00, то стан виходу буде інший - , незважаючи на однакові комбінації сигналів на входах. Таким чином, при одному і тому ж вхідному наборі00 вихід тригера може знаходитися в різних станах.

Умови переходів тригерів із одного стану в інший (алгоритм роботи) можна описати табличним, аналітичним або графічним способами. Табличний опис роботи RS-тригера (рис. 1.1) представлено в таблиці 1.1 (таблиця переходів) і таблиці 1.2 (таблиця функцій збудження).

В таблицях використані наступні позначення:

–попередній стан виходу;

–новий стан, який установлюється після переходу ;

–байдуже значення сигналу: 0 або 1;

- – невизначений стан.

Таблиця 1.1 – Таблиця переходів				Таблиця 1.2 – Таблиця функцій збудження
R	S					R	S
0	0			0	0	X	0
0	1	1		0	1	0	1
1	0	0		1	0	1	0
1	1	-		1	1	0	X

         

Аналітичний опис (характеристичне рівняння) можна отримати з таблиць 1.1 та 1.2 за правилами алгебри логіки:

. (1.1)

          Залежність і характеризує властивість запам’ятовування попереднього стану. Опис роботи RS–тригера можна доповнити графом рис. 1.3 (графічний спосіб).

Рисунок 1.3 – Граф роботи RS-тригера

Графік на рис. 1.3а показує, що схема, яка знаходилась в постійному стані , зберігає цей стан як при впливі вхідного набору, так і при впливі. Якщо ж на вхід схеми, яка знаходиться в стані, подіяти набором, то вона переходить в стані зберігає його при вхідних наборах, або. На рис. 1.3б той же граф тригера зображений більш компактно. Вхідні сигнали, які можуть приймати будь які значення (як 0, так і 1), позначенні символомХ, а позиція позначення відповідає послідовності R, S.