Главная >> Методические пособия - электронные ресурсы

«Выполнить задание следующим образом: 1) Собрать все варианты схем перечисленных разновидностей триггеров. Выполнить их моделирование, задав входные сигналы таким образом, чтобы показать ...»

Методические указания к лабораторной работе №3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Изучение работы триггеров и схем с памятью

Задание: Изучить работу различных типов триггеров и реализовать последовательностную схему с регистром для хранения результата работы реверсивного

подстановочного блока из задания к ЛР№2:

Kji

X(3:0) Y(3:0)

RG=IN если E=1 и С:

R E:

RG=RG если E=0 E

C C:

Выполнить задание следующим образом:

1) Собрать все варианты схем перечисленных разновидностей триггеров. Выполнить их моделирование, задав входные сигналы таким образом, чтобы показать способность каждого типа триггера сохранять информацию с учетом особенностей его работы:

a) все варианты схем простейшего (асинхронного) RS-триггера

b) схему RS-триггера с разрешением записи по уровню тактового сигнала

c) схему двухкаскадного (двухступенчатого, двухтактного) RS-триггера

d) схему D-триггера с разрешением записи по уровню тактового сигнала

e) схему двухступенчатого D-триггера, схему двухступенчатого D-триггера с входами асинхронной установки и сброса

f) схему двухступенчатого JK-триггера, схему двухступенчатого JK-триггера с входами асинхронной установки и сброса

g) схему Т-триггера

2) Собрать схему параллельного четырехразрядного регистра на базе D- или JKтриггера (вариант указывается преподавателем). Выполнить моделирование объединенной схемы, задав входные сигналы таким образом, чтобы в регистре фиксировался каждое третье выходное значение подстановочного блока.

Отчет по ЛР должен содержать:

1. Схемы всех триггеров и результаты их моделирования.

2. Схема регистра и схема блока с регистром. Настройки и результаты моделирования последовательностной схемы с блоком подстановки.

Методические указания к лабораторной работе №3 Условием допуска к защите ЛР являются правильно оформленный отчет по ЛР и демонстрация готового проекта в среде Active-HDL с результатами моделирования на лабораторном ПК.

Защита ЛР представляет собой развернутый ответ на вопрос преподавателя из списка, приведенного ниже. По результатам защиты выставляется оценка.

Вопросы для самоподготовки к защите ЛР:

1. Объяснить понятия «последовательностная схема», «триггер», «синхронный принцип работы», «асинхронный принцип работы», «внутреннее состояние», «регистр», «характеристическое уравнение», «таблица переходов», «синхронизация по фронту/срезу», «синхронизация по уровню», «метастабильное состояние» (2-3 термина из перечисленных по выбору преподавателя).

2. Изобразить структурную схему и пояснить принцип работы последовательностных систем?

3. Перечислить основные разновидности триггеров. Кратко пояснить различия между ними.

4. Пояснить принцип работы двухкаскадных схем триггеров. Для чего используются двухкаскадные схемы.

5. Асинхронный RS-триггер: функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

6. RS-триггер, синхронизируемый по уровню тактового сигнала. Функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

7. D-триггер, синхронизируемый по уровню тактового сигнала. Функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

8. D-триггер, синхронизируемый по событию: моменту перехода тактового сигнала из 0 в 1 или из 1 в 0. Функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

9. JK-триггер, синхронизируемый по событию: моменту перехода тактового сигнала из 0 в 1 или из 1 в 0. Функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

10. D-триггер с входами для асинхронного сброса и установки. Особенности функциональной схемы и принципов работы.

11. JK-триггер с входами для асинхронного сброса и установки. Особенности функциональной схемы и принципов работы.

12. Т-триггер: функциональная схема и принцип работы, характеристическое уравнение и таблица переходов.

Методические указания к лабораторной работе №3 Методические указания по выполнению ЛР и пример оформления отчета

1. В созданном ранее (в ЛР№1) рабочем пространстве TCA_LABWORKS в Active-HDL добавить новый проект LAB_3 (как описано в методических указаниях к ЛР№2) или создать новое рабочее пространство (workspace) и добавить в него проект (design), как описано в методических указаниях к ЛР№1.

2. Создать новый файл типа Block Diagram с названием RS_[фамилия]_1. Построить схему:

После добавления терминалов входов и выходов в окне свойств каждого из них (пункт Properties..

в контекстном меню или выделить и нажать Alt+Enter) помимо имени (1) задать тип используемого сигнала bit (2); для каждой из линий, идущих от выходов логических элементов к выходным терминалам в окне свойств линии задать имя, не совпадающее с названием выхода (3) (например, добавить _s в конце):

Отображение имен и типов можно задать на вкладке «View Texts».

Построить альтернативные версии асинхронного RS-триггера в отдельных файлах:

– – –

3. Построить испытательную схему:

Названия триггеров должны выглядеть как RS_[фамилия]_1, т.е. например RS_Ivanov_1, RS_Ivanov_2 и т.д.

4. Провести моделирование. Для этого задать на входы тестовой схемы стимуляторы Formula со следующими параметрами:

– – –

Методические указания к лабораторной работе №3

Результаты моделирования:

5. Схема RS-триггера с разрешением записи по уровню тактового сигнала (ВНИМАНИЕ! внутренним линиям необходимо будет назначить тип bit):

Альтернативная версия на базе реализованного ранее RS-триггера:

При моделировании работы триггера необходимо показать, что запись в ячейку возможна только когда С=1.

Если для входов R и S воспользоваться ранее указанными стимуляторами, то на С достаточно подать стимулятор типа Clock с периодом в 400 нс:

– – –

6. Схема двухкаскадного (двухступенчатого, двухтактного) RS-триггера:

Результаты моделирования:

7. Схема D-триггера с разрешением записи по уровню тактового сигнала (ВНИМАНИЕ! внутренним линиям необходимо будет назначить тип bit):

Альтернативная версия с использованием ранее созданного триггера

RSC_LATCH (RSC_Ivanov_1):

– – –

Методические указания к лабораторной работе №3

Результаты моделирования:

8. Схемы двухступенчатого D-триггера, с разрешением записи по фронту (а) и по срезу (б) сигнала С.

– – –

Для моделирования работы схем можно собрать тестовую схему, для обозначения входа С как работающего по фронту, можно при редактировании символа в свойствах вывода указать форму вывода:

– – –

D-триггер с входом разрешения:

Схемный вариант реализации D-триггера с асинхронным сбросом и установкой, работающий по уровню тактового сигнала, с входами и выходами типа STD_LOGIC (желтые блоки – кнопка «Add Signal Assignments» на панели инструментов )

9. Схемы двухступенчатого JK-триггера с разрешением записи по фронту (а) и по срезу (б) тактового сигнала С на базе RSС-триггера:

– – –

Альтернативные схемы T-триггеров с входом разрешения:

11. Схема параллельного четырехразрядного регистра на базе D-триггера:

Для сборки регистра необходимо использовать триггеры с входами и выходами типа STD_LOGIC для совместимости со схемой подстановочного блока, разработанного ранее в лабораторной работе №2.

Для управления работой регистра используются входы разрешения записи в регистр ENW и сброса регистра в начальное состояние RST.

Методические указания к лабораторной работе №3 Для проверки работы схемы с регистром необходимо добавить в проект (1исходные файлы из проекта предыдущей лабораторной работы (3-4) (убедиться, что при добавлении стоят отметки (5)) и выполнить их компиляцию (7) (по желанию можно поместить добавленные исходные файлы в отдельную папку, которую можно создать из контекстного меню):

После успешной компиляции всех файлов создать итоговую схему:

– – –

Результаты моделирования:

Приложение: образец оформления отчетов к лабораторным работам Министерство образования и науки Украины Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт»

– – –

Харьков 2017 Приложение: образец оформления отчетов к лабораторным работам

Задание:

1) Изучить принципы построения и работу различных типов триггеров

2) Реализовать последовательностную схему для сохранения выходного значения реверсивного подстановочного блока, разработанного в лабораторной работе №2.

Исследование работы триггеров:

1) исследование работы различных схем асинхронного RS-триггера

Варианты исследуемых схем:

– – –

Схема для проверки и результаты моделирования: