Проверка правильности разработанной схемы на основе моделирования в среде Electronic Workbench.

Задание.

Выполнить проектирование последовательностного устройства – счетчика с произвольным порядком счета. Входной сигнал С – импульс перехода к очередному состоянию. Последовательность выходных сигналов следующая: Q3, Q2, Q1. Значения Q, кодированные в восьмеричной системе счисления, равны:

5,6,7,0,4,1,2,3

Исходное состояние равно 5. Для выполнения использовать JK-триггеры и микросхемы серии К155.

Решение.

Составим таблицу состояния JK-триггера:

Таблица 1

С	J	K	Q
Имп.			Хранение
Имп.
Имп.
Имп.			Переключение

В соответствии с таблицей 1 составим таблицу переключений выходных сигналов JK-триггера:

Таблица 2

Переход	J	K
0à0		–
0à1		–
1à0	–
1à1	–

Переведем заданные выходные сигналы в двоичную систему исчисления:

Таблица 3

Сигнал	Q3	Q2	Q1

Используя данные таблиц 2,3, построим таблицу, которая будет отражать:

- последовательность выходных сигналов счетчика до переключения;

- последовательность выходных сигналов счетчика после переключения;

- значения входных J- и K- сигналов JK-триггеров, при которых осуществляется переключение выходных сигналов с заданной последовательностью;

Таблица 4

Состояние выходов соответствующего

триггера

Планируемый переход для достижения следующего состояния

Состояние входов

Триггера 3

Состояние входов

Триггера 2

Состояние входов

Триггера 1

№ вход. импульса

Сигнал

Q₃^t

Q₂^t

Q₁^t

Q₃^t+1

Q₂^t+1

Q₁^t+1

J₃^t

K₃^t

J₂^t

K₂^t

J₁^t

K₁^t

1à1

0à1

1à0

1à1

0à1

1à0

0à1

0à0

1à0

0à0

0à1

0à0

0à1

1à0

0à0

1à1

0à1

1à0

1à1

В столбце 1 приведён номер тактового импульса

В столбце 2 приведено десятичное представление заданного сигнала

В столбце 3 приведено двоичное представление заданного сигнала, распределённого по входам триггеров 1,2,3

В столбце 4 приведена таблица переходов, где цифра до стрелочки соответствует цифре текущей строки столбца 3, а цифра после стрелочки соответствует цифре следующей строки столбца 3

В столбце 5 приведены состояния входов J₃ и K₃ необходимые для осуществления переходов, приведённых в столбце 4 (данные для заполнения берутся из таблицы 2)

В столбце 6 приведены состояния входов J₂ и K₂ необходимые для осуществления переходов, приведённых в столбце 4 (данные для заполнения берутся из таблицы 2)

В столбце 7 приведены состояния входов J₁ и K₁ необходимые для осуществления переходов, приведённых в столбце 4 (данные для заполнения берутся из таблицы 2)

Используя данные столбцов 5,6,7 для входов J и K триггеров 1,2,3 составим карты Карно и получим минимизированные логические функции

Для J₃

J₃=Ǭ₁·Ǭ₂+Ǫ₁·Ǫ₂ или

Для K₃

K₃=Ǭ₁·Ǭ₂+Ǫ₁·Ǫ₂ или

Для J₂

Для K₂

Для J₁

J₁=Ǫ₃+Ǫ₂

Для K₁

K₁=Ǭ₂+Ǫ₃

На основании полученных данных составим уравнения функционирования счетчика:

Построим таблицу управляющих и выходных сигналов триггеров счетчика по тактам работы.

Номер такта	Q₃^t	Q₂^t	Q₁^t	J₃^t	K₃^t	J₂^t	K₂^t	J₁^t	K₁^t

На основании таблицы построим диаграммы выходных сигналов и входных сигналов JK-триггеров.

На основании полученных данных составляем принципиальную электрическую схему счетчика, учитывая доступные для применения элементы.

Критерием выбора является минимизация используемых микросхем

Так к примеру, не существует микросхемы исключающее или не, по этому для реализации выражения , потребуется применить отдельно элемент исключающее или и отдельно элемент не. В связи с этим при решении этой задачи выгоднее реализовывать выражение K₃=Ǭ₁·Ǭ₂+Ǫ₁·Ǫ₂

Пример триггера КР1533ТВ15

После составления принципиальной электрической схемы счетчика, необходимо проверить работоспособность выбранного решения.

Следует обратить внимание на подключение выводов S(set) и R(reset) для сброса схемы в начальное состояние (в данном задание число 5)

Проверка правильности разработанной схемы на основе моделирования в среде Electronic Workbench.

Схема для моделирования представлена на рисунке, при этом учитывается логика реально доступных элементов:

Установка в исходное состояние осуществляется ключом [S], включение входных импульсов – ключом [Space]. Регистрация входных и выходных импульсов осуществляется логическим анализатором. Результаты моделирования приведены на следующем рисунке:

Последовательность сигналов на анализаторе C, Q1, Q2, Q3, сброс. Занесем значения получившихся выходных сигналов в таблицу:

№ вход. импульса	Сигнал	Q₃^t	Q₂^t	Q₁^t

Значения выходных сигналов полностью совпадают с заданными сигналами.

Диаграммы выходных импульсов и входных импульсов JK-триггеров.

Последовательность сигналов на анализаторе C, Q1, J₁, K₁, Q2, (J2=K2), Q3, (J3=K3), сброс.