Výukový materiál

Předmět: Číslicová technika

Téma: Sekvenční logické obvody

Autor: Ing. Karel Dostál

Datum: leden 2008

Návrh synchronního čítače – vzorový výukový příklad

Zadání příkladu

Navrhněte synchronní čitač, který pracuje v režimu 0-1-3-0 v BCD kódu a to pomocí KO typu J-K, které budou synchronizovány hodinovými impulsy H 

Řešení

(1)   určíme nutný počet paměťových prvků pro vyjádření stavů čitače v BCD kódu:

n=2 

(2)   Zapíšeme dvojkové ekvivalenty stavů v pořadí, které požadujeme a zjistíme nevyužité stavy:

Nevyužité stavy: 

Pro klopné obvody řešeného čitače platí:

kde hodnoty vstupů K1 – K2 a J1 – J2 jsou funkcemi výstupů vždy druhého KO:

logické funkce Ki  a Ji nahradíme Karnaughovými mapami:

Pro 1. klopný obvod:

Do políček map nejprve vepíšeme desítkovou reprezentaci příslušné kombinace  (malá čísla v levém horním rohu) - tj.   podle stavu před příslušnou mapou a  podle stavů v mapě.  

 Do každého políčka mapy pak napíšeme logickou 0 nebo 1 podle toho do jakého stavu má přejít výstup KO1 tj. v případě, že  jsou ve stavu dle levého horním rohu políčka. Pokud stav v levém horním rohu políčka je stav nevyužitý, napíšeme místo logické hodnoty symbol X.

Minimalizace:

(Místo stavu X zvolíme buď 0 nebo 1 podle toho, co je pro minimalizaci výhodnější)

Obdobně pro 2. klopný obvod:

Do políček map nejprve vepíšeme desítkovou reprezentaci příslušné kombinace  (malá čísla v levém horním rohu) - tj.   podle stavu před příslušnou mapou a  podle stavů v mapě.

Do každého políčka mapy pak napíšeme logickou 0 nebo 1 podle toho do jakého stavu má přejít výstup KO2 tj. v případě, že  jsou ve stavu dle levého horním rohu políčka. Pokud stav v levém horním rohu políčka je stav nevyužitý, napíšeme místo logické hodnoty symbol X.

Minimalizace:

(Místo stavu X zvolíme buď 0 nebo 1 podle toho, co je pro minimalizaci výhodnější)

Pro zpětnovazební logiku  čítače pak po minimalizaci platí rovnice:

Schéma zapojení čítače dle uvedených rovnic:

Kontrola funkce

0. Výchozí stav:

Nastavení výchozího stavu:

Přestavení vstupů KO – podle tohoto nastavení budou reagovat KO po příchodu prvního hodinového impulsu:

1. takt

Stav výstupů KO po prvním taktovacím (hodinovém) pulsu:

Přestavení vstupů KO – podle tohoto nastavení budou reagovat KO po příchodu dalšího hodinového impulsu:

2. takt

Stav výstupů KO po druhém taktovacím (hodinovém) pulsu:

Stavy vstupů KO po druhém taktovacím (hodinovém) pulsu:

3. takt

Stav výstupů KO po třetím taktovacím (hodinovém) pulsu:

Stavy vstupů KO po třetím taktovacím (hodinovém) pulsu:

Vidíme, že posloupnost stavů odpovídá zadání, a dále že čítač se vrátil do výchozího stavu včetně hodnot vstupních proměnných (po příchodu dalšího hodinového impulsu by opět přešel do stavu 1 a opakoval by zadanou posloupnost).