ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.06.2025
Просмотров: 4543
Скачиваний: 2
2 28 Глава 8. Синхронные драйверы
8.2.6.Полная диаграмма состояний
Как следует из полной диаграммы состояний (рис. 8.8), все состоя ния, в которые схема может войти при включении, в конце концов, вводят в цикл. Для этого необходимо максимально 2 такта.
Р и с . 8.8. Диаграмма состояний для управления светофором с использова нием всех состояний.
Следует обратить внимание на то, что какой-либо другой выбор термов типа don't саге в KB-диаграмме (рис. 8.7) привел бы к дру гой диаграмме состояний. Но круг из состояний 001, 010, 100 и ПО всегда будет в наличии.
& |
||||||
&" |
>1 |
|||||
( |
&" |
|||||
/С~^ |
г |
IDI D^ |
||||
-^2 |
р |
г |
С1< |
|||
L, |
||||||
1 |
ID1 ^' |
|||||
Х"^ |
г |
|||||
жслтын { / \ ) |
• • |
•г '" |
||||
< |
\^ |
г |
С1< |
|||
Do |
||||||
/С~Х |
г |
ID |
||||
- ^ 0 |
^ |
г |
С1< |
|||
К^ |
||||||
CLK
Р и с . 8.9. Схема управления светофором
8.2. Синтез драйверов (пример 2)
Может случиться, что состояния, которые не принадлежат к круговому циклу драйвера, не войдут автоматически после несколь ких тактов в этот круг. Тогда может случиться, что драйвер при включении не войдет в желаемый круговой цикл, а «зависнет» в дру гом цикле. Для того, чтобы этого избежать, необходимо по другому установить термы don't care.
8.2.7. Временные характеристики драйверов
Для того, чтобы драйвер (рис. 8.10) функционировал так, как это было рассчитано в предыдущем параграфе необходимо выдержать несколько временных условий. Теперь эти условия необходимо ис следовать более подробно.
\/\ |
лоигческая |
W+-1 |
схема |
SN1 •N НхЛ
V/U
ЗУ
CLK'
Рис . 8.10. Синхронный драйвер
Для этого изобразим действующий интервал и интервал опро кидывания, привязав их к тактовому сигналу CLK (рис. 8.11).
На рисунке показано перекрытие tkHt действующего интерва ла и интервала опрокидывания. Если в драйвере тактовых сигна лов (clock skew) происходит расширение действующего интервала и интервала опрокидывания, то возможны два варианта. В случае управляемых одним фронтом D-триггеров, это может привести к перекрытию действующего интервала и интервала опрокидывания. При применении триггеров с управлением по двум фронтам интер валы — действующий и опрокидывания — не перекрываются, так что tkrit становится отрицательным.
На рис. 8.11 показаны также выходные сигналы триггеров z'^. Они стабильны вне интервалов опрокидывания. В интервалы опро кидывания они постоянно изменяются. Выходные сигналы х"^ ста бильны в тоже время, что и выходные сигналы триггеров.
Теперь можно рассмотреть выходные сигналы логической схе мы SN1. Для этого кратко проанализируем общие характеристики логической схемы.
Глава 8. Синхронные драйверы
CLK |
I |
\ |
У |
к |
FF |
W |
К |
w |
|
^WK |
— ^
j
2 ' " |
рш |
X'" |
1• |
^п\\ |
1 |
h |
|
*-min |
i |
^тах |
|
i |
|
i |
яж
яж
1И
ti>0 t2>0
Рис. 8.11. Временные характеристики драйвера.
•Когда входные величины логической схемы изменяются, вы ходной сигнал определенное время tmin останется неизменным. Это время tmin является временем запаздывания («мертвое вре мя»). Оно обусловлено временем задержки вентилей. Кроме то го линии связи между блоками ЗУ и логической схемой также имеют определенное время задержки.
•Затем выходные величины начинают изменяться. Через опре деленное время tmax все переходные процессы закончились. По сле этого выходной сигнал стабилен.
Итак, характеризующие состояния переменные начинают из меняться самое раннее вслед за истечением времени tmin после начала интервала опрокидывания. После времени tmax 5 про шедшего от окончания интервала опрокидывания, выходные сигналы 2:^+1 драйвера стабильны (рис. 8.11).
По этому рисунку можно определить условия функциониро вания драйвера. Суш;ественным условием функционирования драйвера является то, что входные переменные триггеров во время действуюш;его интервала должны быть стабильны.
8.3. Упраоюненил 231
•Поэтому характеризующие состояние переменные z'^^^ могут изменяться только после окончания действующего интервала. Время ^1 должно быть больше 0.
^1 "= tmin — '^krit > О |
(8.11) |
•При отсутствии смещения тактового сигнала действующий ин тервал и интервал опрокидывания должны максимально пере крываться вокруг минимального времени задержки tmin- При большом смещении тактового сигнала это условие можно вы полнить только с триггерами, управляемыми двумя фронта ми. С помощью выбора коэффициента заполнения тактовых импульсов эти интервалы времени могут варьироваться в ши роких пределах.
•После окончания интервала опрокидывания логическая схема должна вычислить новые входные переменные для блоков ЗУ. Этот процесс должен быть окончен, включая все переходные явления, к моменту начала следующего действующего интер вала.
Поэтому второе условие реализации обратной связи гласит:
^2 = twK - tmax > О |
(8-12) |
Эти условия можно понять более подробно, если учесть разли чия между величинами времени задержки сигналов в логиче ских схемах SN1 и SN2.
Теперь рассмотрим условия для выходных функций у в логиче ской схеме SN1. Если время задержки этой логической схемы равно времени задержки SN1, выходные сигналы у будут действительны в то же время, что и z^^^. Это обстоятельство может быть ис пользовано для того, чтобы выходной сигнал у подать в буферные блоки ЗУ, чтобы выходные величины были готовы к стабильному использованию синхронно по отношению к х'^ и z'^ (рис. 8.12).
8.3. Упражнения
Задача 8.1. Разработайте синхронную схему с состояниями |
А, |
В, С, D. Она должна зависеть от входных сигналов R{= reset) |
и |
V (= Vprvarts, forvard, вперед) в следующих сочетаниях: |
|
При R = 0 V = I пробегание цикла А, В, С, D, А, В; |
Глава 8. Синхронные драйверы
При Д = О V == О пробегание цикла D, С, В, А, DC; При R = 1 переход в состояние А не зависимо от V.
а) Начертите диаграмму состояний.
б) Сформулируйте переходную таблицу.
в) Реализуйте схему с двумя D - триггерами.
J \ l логическая -|у| схема
SN1
гЛ
CLK.
Л
"И
блок ЗУ |
H J |
|
логическая |
||
схема |
блок ЗУ |
|
SN2 |
^ |
|
У |
Рис. 8.12. Синхронный драйвер Мили с буферными блоками ЗУ на выходе
Задача 8.2. Разработайте представленную в главе 8.1 схему упра вления электротехниескими устройствами, используя вместо JK-триг- геров:
а) RS-триггеры;
б) D-триггеры.
Сравните затраты на реализации трех видов схем.
Задача 8.3. Разработайте синхронный драйвер Мура, который пред ставляет собой реализацию парковочного автомата, выдающего кви танции на парковку стоимостью в 1,5 евро.
Монеты могут быть вброшены в любой последовательности. Ес ли достигнута или превышена сумма в 1,5 евро, должна быть выда на квитанция на парковку и, при необходимости, выплачена сдача.
Парковванный автомат содержит прибор ]щя контроля монет, который принимает только монеты в 50 центов и в 1 евро. После каждого тактового сигнала на выходе прибора для контроля монет воспроизводится в соответствии с представленной ниже таблицей истинности то, что было вброшено.
Исключается, чтобы на приборе JI^JIK контроля монет воспроиз водилось М — (1,1) и чтобы в течение тактового периода вбра сывалось более одной монеты. Фальшивые монеты автоматически возвраш;аются.
8.3. Упражнения 233 |
||
Вброс |
Выход прибора р^ля контро |
|
ля монет М — {XI^XQ) |
||
Никакой или фальшивая монета |
00 |
|
Монета в 50 центов |
01 |
|
Монета в 1 евро |
10 |
Квитанция на парковку выдается с выходным сигналом 5 = 1 , одновременно механически запирается прием монет. В других слу чаях вброс возможен. С сигналом Я = 1 возвращается монета в 50 центов
а) Выдайте диаграмму состояний и соответствующую ей табли цу последовательности состояний.
б) Определите переходные функции и выходные функции.