Информационно-управляющие технологии

Черноморское Высшее Военно-Морское училище имени П.С. Нахимова ДИСЦИПЛИНА «ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ» 1 Черноморское Высшее Военно-Морское училище имени П.С. Нахимова ДИСЦИПЛИНА «ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ» Раздел 2-й - «Элементы и узлы цифровых устройств»; Раздел 3-й - «Программно-аппаратные средства систем обработки информации и управления»; Раздел 4-й - «Программно-аппаратные средства корабельных информационно-управляющих систем». Курсовой проект по дисциплине. Экзамен. 2 Черноморское Высшее Военно-Морское училище имени П.С. Нахимова Раздел 2-й «Элементы и узлы цифровых устройств»: Тема №3- «Триггеры»; Тема№4- «Комбинационные цифровые устройства»; Тема№5- «Функциональные узлы последовательного типа»; Тема№6- «Цифроаналоговые и аналогоцифровые преобразователи» 3 ТЕМА ЛЕКЦИИ-13: ТРИГГЕРЫ Цель: ознакомится с устройством и принципами работы типовых триггеров. Вопросы: 1. Определение триггера и его простейшая схема. 2. Классификация триггеров. 3. Устройство и принципы работы синхронных RS и D- триггеров. Литература: 1.Микропроцессорные системы: Уч. пос. / В.Я.Хартов - изд - М.:ИЦ Академия,2014 - 368с. 2.Водовозов А.М. Элементы систем автоматики. Учебное пособие для студ. высшего проф. образования. –М.: Издательский центр «Академия», 2006. 3.Курс лекций по дисциплине «Информационно-управляющие технологии», Севастополь, ЧВВМУ, 2016 г, лекция № 13. 4 1.Определение триггера и его простейшая схема. Триггер — это электронная логическая схема с положительной обратной связью, имеющая два устойчивых состояния - единичное и нулевое (1 и 0). Такое устройство может сохранять своё состояние теоретически бесконечно долго (при наличии э/питания). Любой триггер является схемой с памятью или автоматом. Переключение триггера происходит по входному сигналу извне. Использование триггеров позволяет реализовывать в компьютерах устройства оперативной памяти (ОЗУ) Триггеры используются в цифровых устройствах с памятью, таких как счётчики, преобразователи последовательного кода в параллельный, и аналогичные. 5 СХЕМА ПРОСТЕЙШЕГО ТРИГГЕРА 6 RS ТРИГГЕР Активный уровень сигнала на входе S (Set — установить англ.) позволяет устанавливать выход Q в единичное состояние. Активный уровень сигнала на входе R (Reset — сбросить англ.) позволяет устанавливать (сбрасывать) выход Q (Quit — выход англ.) в нулевое состояние. На этой схеме оба входа инверсные. Прим.: - активный уровень для прямого входа – это «1»; - активный уровень для инверсного входа – это «0»; 7 RS ТРИГГЕР Схема триггера на 2ИЛИ-НЕ элементах и его графическое обозначение Таблица истинности RS-триггера на элементах 2ИЛИ-НЕ R S Q(t) Q(t+1) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 * 1 1 1 * Пояснения Режим хранения информации (триггером) R=S=0 Режим установки триггера в единичное состояние S=1 Режим записи нуля в триггер R=1 R = S=1 запрещенная комбинация 8 RS ТРИГГЕР на 2 И-НЕ элементах R Структурная схема и условно-графическое обозначение RSтриггера на 2 И-НЕ элементах S Q(t) Q(t+1) Пояснения Режим хранения информации (триггером) R=S=1 Режим установки триггера в единичное состояние S=0 Режим записи нуля в триггер R=0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 * 1 * R = S=0 запрещенная комбинация 9 ТРИГГЕР - ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНОЕ УСТРОЙСТВО Триггеры относятся к последовательностным цифровым устройствам (ПЦУ), которые характеризуются тем, что выходные сигналы Q(t+1) зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени, т.е. от Q(t) Структура ПЦУ: КЦУ — комбинационное цифровое устройство, ЗУ — запоминающие устройство (регистр), Т1, T2 ...Тк — ячейки памяти (триггеры). 10 ВХОДЫ И ВЫХОДЫ ТРИГГЕРОВ Входы триггеров делят на информационные и управляющие. Информационные входы обозначают: • S — вход для установки триггера в состояние «1»; • R — вход для установки в состояние «0»; • J — вход для установки «1» в универсальном триггере; • K- вход для установки «0» в универсальном триггере; • Т — счётный (общий) вход; • D — вход для установки в состояние «1» или состояние «0». Управляющие входы обозначают: - V — для разрешения приёма информации (иногда буква Е); - С — вход синхронизации. Триггеры имеют 2 выхода; Q — прямой, Q — инверсный. 11 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТРИГГЕРОВ 12 ТРИГГЕР КАК ЦИФРОВОЙ АВТОМАТ Цифровым автоматом - это преобразователь цифровой информации, который под воздействием входных сигналов переходит из одного состояния в другое, сохраняет принятое состояние в период между входными сигналами и выдает выходные сигналы. Математически цифровой автомат А определяется как множество из пяти элементов: где: - множество входн. сигналов автомата; - множество внутренних его состояний; - множество выходных сигналов авт-та; - f – функция переходов; - φ – функция выходов. Функции переходов f(x) и выходов φ(t) дают полное описание автомата, если они каким-либо образом заданы. (например, таблицей истинности). 13 3. Устройство и принципы работы синхронных RS и D- триггеров. Схема триггера Условно-графическое обозначение Таблица истинности синхронного RS-триггера С R S Q(t) Q(t+1) Пояснения x x x x 1 1 Режим хранения информации 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 * 1 1 1 1 * Режим хранения информации Режим установки единицы S=1 Режим записи нуля R=1 R=S=1 запрещенная комбинация 14 СИНХРОННЫЙ Схема триггера D - ТРИГГЕР Таблица истинности синхронного D-триггера С D Q(t) Q(t+1) Условно-графическое обозначение x x 1 1 1 x 1 1 x 1 Пояснения Режим хранения информации Режим записи информации 15 ВРЕМЕННАЯ ДИАГРАММА D-ТРИГГЕРА (ЗАЩЕЛКИ) 16 D-триггеры, работающие по фронту Схема D-триггера Временные диаграммы D-триггера Условно-графическое обозначение 17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ: 1. Триггер — это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надёжного запоминания одного разряда двоичного кода. Триггер имеет два устойчивых состояния, одно из которых соответствует двоичной единице, а другое — двоичному нулю. 2. Триггеры можно классифицировать по способу приёма информации, принципу построения, функциональным возможностям и другим признакам. Естественным обобщением всех видов цифровых устройств (ЦУ), включая триггеры, является понятие цифрового автомата. 3.Таблицы истинности полностью описывают функционирование триггеров при изменении значений входных сигналов, включая такие триггеры как RS и Dтриггеры. 18