Каталог :: Схемотехника

Курсовая: Исследование синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере

     Внимание, Студент!!! При синтезе ТУ в таблицах внутренних состояний позднее
была обнаружена ошибка - два поля были заполнены неверно! Советую вникнуть во
всё самому и исправить со всеми вытекающими последствиями(в результате могут
измениться уравнения и  схема регистра). Мне уже просто лень исправлять т.к.
всё равно работу сдал J
                               Содержание:                               
Задание на курсовое проектирование..................стр.2
Проектирование синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере......стр.3
Синтез триггерного устройства.....................стр.8
                                     ЗАДАНИЕ                                     
На курсовое проектирование по дисциплине «Организация ЭВМ и систем»
Спроектировать схему заказной ИС, выполняющую функцию восьмиразрядного
синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере.
Синтезировать триггерное устройство в соответствии с выбранным типом триггера.
     1.Проектирование синхронного сдвигающего регистра на JK-триггере
Выбор типа выполняемой регистром операции осуществляется с помощью сигналов
управления, количество которых определяется по формуле y = ]logK[ , где К –
количество выполняемых операций.
В данном случае необходимо обеспечить выполнение двух операций:
-   сдвиг влево на 3 разряда
-   сдвиг вправо на 3 разряда
Следовательно, требуется один управляющий сигнал у.
На каждый из 8 разрядов проектируемого регистра необходимо по одному триггеру.
Описание всего регистра можно свести к описанию поведения одного i-го разряда
этого регистра в следствии регулярности его структуры. Состояние этого
разряда в последующий момент времени полностью определяется состоянием
разрядов i-3 и i+3, а также значением управляющего сигнала у.
При у = 1 выполняется сдвиг влево i-3, а при у = 0 сдвиг вправо i+3.
     
     
i+3
i+2
i+1
i
i-1
i-2
i-3
Описание поведения i-го разряда регистра обычно представляется в виде таблицы, в левой части которой расположены все возможные состояния сигналов, влияющие на поведение i-го разряда, а в правой части – состояние i-го разряда после выполнения операции сдвига и тип перехода, который при этом должен осуществить выходной сигнал i-го разряда. Условные обозначения возможных типов переходов переменной Qi представлены в таблице 1:
Значение в момент времени tЗначение в момент времени t+1Тип переходаУсловное обозначение перехода jQi
000 -> 00
010 -> 1a
101 -> 0b
111 -> 11
Описание поведения i-го разряда представим в виде таблицы 2:
Номер состоянияМоменты времени

Тип перехода

jQi

tt+1
y

Qi-3

Qi

Qi+3

Qi

1234567
1000000
200011a
300100b
4001111
5010000
601011a
701100b
8011111
9100000
10100100
1110100b
1210110b
1311001a
1411011a
15111011
16111111
В данной таблице тип перехода jQi определячется значениями Qi в моменты времени t и t+1. Данные таблицы №2 позволяют представить описание работы регистра в виде карты Карно для четырёх переменных: jQi у·Qi-3

Qi· Qi+3

00011110

00

00a0

01

aaa0

11

111b

10

bb1b
Поскольку типы переходов выходного сигнала триггера полностью определяются значениями выходных сигналов, то, подставив вместо типов переходов от jQi значения входных сигналов можно построить карту Карно, описывающую логику формирования входных сигналов триггера, который выполняет функции i-го разряда проектируемого регистра согласно таблице 3:
jQiJKTУ
JK
00X
1X0
a1X
bX1
Использование различных типов триггеров приводит к формированию отличающихся друг от друга карт Карно, описывающих входные сигналы этих триггеров. В нашем случае рассмотрим схемную реализацию на базе JK-триггерного устройства. В результате замены типов переходов jQi на соответствующие значения входных сигналов получаем карты Карно, описывающие поведение входных сигналов JK- триггера. Ji у·Qi-3

Qi· Qi+3

00011110

00

00

1

0

01

1

1

1

0

11

X

X

X

X

10

XX

X

X
Ki у·Qi-3

Qi· Qi+3

00011110

00

X

X

X

X

01

XXX

X

11

000

1

10

1

1

0

1

_ Ji = y · Qi+3 + y · Qi-3 __ _ __ Ki = y · Qi-3 + y · Qi+3 _ ___ _ ___ Ji+Ki = y · Qi+3 + y · Qi-3 + y · Qi-3 + y · Qi+3 = 1
Переводим Ji = y · Qi+3 · y · Qi-3
__ _ ___ Ki = y · Qi-3 · y · Qi+3 _ Ki = Ji Схема имеет вид: Чтобы получить выражение, описывающее логику формирования сигналов на входе триггера, используем уравнение: Ji = y · Qi+3 + y · Q i-3 , где i = 1..8, причем если результат подстановки i окажется меньше или равным нулю, то к результату следует прибавить максимальное (в данном случае 8) количество разрядов в проектируемом регистре, если же результат окажется больше максимального количества разрядов (т.е. 8), то из него следует вычесть это максимальное число. _ J1 = y·Q4 + y·Q6 J2 = y·Q5 + y·Q7 J3 = y·Q6 + y·Q8 J4 = y·Q7 + y·Q1 J5 = y·Q8 + y·Q2 J6 = y·Q1 + y·Q3 J7 = y·Q2 + y·Q4 J8 = y·Q3 + y·Q5 Схема сдвигающего регистра, построенного по полученным выражениям выглядит следующим образом: 2.Синтез триггерного устройства. Исходными данными для проектирования являются функция внешних переходов триггера и условия переключения выходного сигнала триггера по отношению к синхросигналу С. Таблица внешних переходов JK-триггера:
KJQ

Qn+1

jQi
00000
00111
0101a
01111
10000
1010b
110XX
111XX
Определим ограничения на изменения входных сигналов С, J, K. - при изменении С, сигналы J и K не должны меняться - при С=1, сигналы J и K не могут изменяться одновременно - при С=0, никакие ограничения на изменение J и K не накладываются - одновременное изменение С, J и K не допустимо. Описание работы триггера представим в виде таблицы внутренних состояний JK- триггера:
№ состоянияСостояния входных сигналов C, J, KQ

000

001

011

010

110

111

101

100

0

1

(1)234---80

2

1(2)34--7-0

3

12(3)4-6--0

4

123(4)5---0

5

---4(5)---0

6

--3--(6)--0

7

12----(7)-0

8

1------(8)0

9

(9)101112---161

10

9(10)1112--15-1

11

910(11)12-14--1

12

91011(12)13---1

13

---12(13)---1

14

--3--(14)--1

15

-10----(15)-1

16

1------(16)1
Минимизированная таблица внутренних состояний и переходов JK-триггера:
№ состоянияСостояния входных сигналов C, J, KQ

000

001

011

010

110

111

101

100

1,2,3,4,7,8

(1)(2)(3)(4)56(7)(8)0

5,6

--34(5)(6)--0

9,10,11,12,13,16

(9)(10)(11)(12)(13)1415(16)1

14,15

-23--(14)(15)-1
Повторно минимизированная таблица внутренних состояний и переходов JK- триггера имеет вид:
№ состоянияСостояния входных сигналов C, J, KQ

000

001

011

010

110

111

101

100

1

(1)(1)(1)(1)22(1)(1)0

2

--33(2)(2)--0

3

(3)(3)(3)(3)(3)44(3)1

4

-11--(4)(4)-1
В соответствии с графом заполняем двойную карту Карно: CJK
y1y2000001011010110111101100

00

0000000001010000

01

----11110101----

11

1111111111101011

10

--0000----1010--
Отсюда, получаем две карты Карно и уравнения для y1 и y2: CJK
y1y2000001011010110111101100

00

00000000

01

XX

1

1

00XX

11

1

1

1

1

1

1

1

1

10

X00XX

1

1

X
y1 = y1·y2 + y1·C·K + y2·C·J CJK
y1y2000001011010110111101100

00

0000

1

1

00

01

XX

1

1

1

1

XX

11

1

1

1

1

1

00

1

10

X

00XX00

X

_ _ _ _ _ _ y2 = y1·C·J + y1·y2·J·K + y1·y2·J + y1·J·K Схема JK-триггерного устройства имеет вид: