ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. Να μελετηθεί η λειτουργία του ακόλουθου κυκλώματος. Ποιος ο ρόλος των εισόδων του (R και S) και πού βρίσκει εφαρμογή; S Q

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ = ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΠΑΡΤΗΣ = ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Συμπληρώνεται από τον διδάσκοντα (2.0) 2 (2.5) 3 (3.0) 4 (2.5) Σ ΕΞΕΤΑΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Εξάμηνο: Β Κατεύθυνση: - Διδάσκων: Γιάννης Λιαπέρδος Διάρκεια εξέτασης: 2 ώρες Σπάρτη, 2 Ιουνίου 202 ΠΕΡΙΤΤΟΙ (5:30-7:30) ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΡΙΘΜΟΣ ΜΗΤΡΩΟΥ: ΕΞΑΜΗΝΟ: 2 0 Παρακαλούμε να παραδώσετε το φύλλο των θεμάτων μαζί με την κόλλα σας. Τα θέματα θα αναρτηθούν στο e-class την επομένη της εξέτασης. ΘΕΜΑ ο (2.0 μονάδες) Να μελετηθεί η λειτουργία του ακόλουθου κυκλώματος. Ποιος ο ρόλος των εισόδων του (R και S) και πού βρίσκει εφαρμογή; S R SR-Latch (Θεωρία) ΘΕΜΑ 2 ο (2.5 μονάδες) Να εξετάσετε αν το κύκλωμα του σχήματος είναι ελαττωματικό ή όχι. Στην περίπτωση που η απάντησή σας είναι καταφατική, να εντοπίσετε τις πύλες στις οποίες πιθανόν να οφείλεται το σφάλμα. Υποθέστε ότι πιθανό σφάλμα του κυκλώματος οφείλεται σε ελάττωμα μιας και μόνο επιμέρους πύλης και όχι των αγωγών διασύνδεσης. Να εξετάσετε μόνο την περίπτωση όπου τα ελαττώματα θέτουν μόνιμα τις εξόδους των πυλών στη λογική μονάδα.

2 Χ a b c f d e Από την εφαρμογή στο κύκλωμα των συγκεκριμένων τιμών εισόδου βρίσκουμε πως η έξοδος θα πρέπει να βρίσκεται στη λογική τιμή «0» και όχι στην τιμή που δίνει ο έλεγχος. Άρα, το κύκλωμα είναι ελαττωματικό. Ελάττωμα στην πύλη d θέτει την έξοδό της μόνιμα στην τιμή, άρα η πύλη d ενδέχεται να είναι ελαττωματική. Ελάττωμα στην πύλη c θέτει μόνιμα την έξοδό της στην τιμή, γεγονός που επηρεάζει την αναμενόμενη τιμή της εξόδου του κυκλώματος, άρα το σφάλμα πιθανόν να οφείλεται στην πύλη c. Ελάττωμα στην πύλη e δεν επηρεάζει την τιμή εξόδου της στην ορθή λειτουργία, οπότε το σφάλμα δεν μπορεί να αποδοθεί στην πύλη e. Το τελευταίο ισχύει και για την πύλη f. Η έξοδος της πύλης c είναι ανεξάρτητη της εξόδου των πυλών a και b, άρα καμία από τις δύο δεν μπορεί να προκαλέσει το συγκεκριμένο σφάλμα λειτουργίας, για τον τύπο ελαττωμάτων που εξετάζουμε. Συμπερασματικά, μονάχα ελάττωμα στην πύλη d ή στην πύλη c μπορεί να δώσει ανιχνεύσιμο σφάλμα στην έξοδο του κυκλώματος. ΘΕΜΑ 3 ο (3.0 μονάδες) Να σχεδιάσετε το διάγραμμα καταστάσεων δυαδικού κυκλικού απαριθμητή περιττών αριθμών μέχρι και το επτά (7). Η απαρίθμηση να είναι φθίνουσα. Να σχεδιάσετε, επίσης, το απλούστερο δυνατό κύκλωμα που να υλοποιεί τον πιο πάνω απαριθμητή, με τη χρήση D-flip flops. (Να υποθέσετε ότι το κύκλωμα διαθέτει μηχανισμό αρχικοποίησης [preset] με τον οποίο μπορεί να τεθεί στην κατάσταση 7, ώστε να αποκλείεται η αρχική μετάπτωσή του σε οποιαδήποτε μη επιτρεπτή κατάσταση. Δεν ζητείται να συμπεριλάβετε τον μηχανισμό αρχικοποίησης στη σχεδίαση του κυκλώματος). Χ a b 0 c 0 0 f d 0 e Το ζητούμενο διάγραμμα καταστάσεων έχει ως εξής:

3 7 5 3 Κάθε κατάσταση αντιστοιχεί σε έναν τριψήφιο δυαδικό αριθμό. Δεδομένου ότι για την αποθήκευση ενός ψηφίου χρησιμοποιείται ένα flip-flop, το κύκλωμα θα περιέχει τρία flip-flops. Με βάση το διάγραμμα καταστάσεων του πιο πάνω σχήματος θα σχεδιάσουμε τον αντίστοιχο πίνακα καταστάσεων, ως εξής: Τρέχουσα Επόμενη Στον πίνακα καταστάσεων του κυκλώματος θα προσθέσουμε τις εισόδους των τριών D flip-flops που θα χρησιμοποιηθούν, λαμβάνοντας υπόψη τον πίνακα διέγερσης του D flip-flop, ο οποίος έχει ως εξής: Επιθυμητή μετάβαση D Ο πίνακας καταστάσεων συμπληρώνεται με τις εισόδους των τριών flip-flops ως εξής (στις περιπτώσεις μη επιτρεπτών καταστάσεων (άρτιοι αριθμοί ή μηδέν) συμπληρώνουμε με αδιάφορους όρους (Χ)):

4 Τρέχουσα Επόμενη Είσοδοι Flip-Flops FF-2 FF- FF-0 D 2 D D Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ Χ 0 0 Λαμβάνοντας υπόψη τις τιμές για τις τρέχουσες καταστάσεις των flip-flops, σχεδιάζουμε τους χάρτες Karnaugh για τις εισόδους των flip-flops, ως εξής: D 0 : Χ Χ Χ Χ Υποθέτοντας Χ=, παίρνουμε: D 0 =. D : Χ 0 Χ Χ 0 Χ άρα D =. D 2 : Χ 0 Χ Χ 0 Χ άρα D 2 =.

5 Με βάση τις πιο πάνω εκφράσεις για τις εισόδους των flip-flops προκύπτει το ακόλουθο κύκλωμα: 2 0 FF-2 FF- D D ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Το FF-0 βρίσκεται διαρκώς σε κατάσταση set (D 0 =), επομένως δίνει 0 = και για το λόγο αυτό μπορεί να παραλειφθεί. ΘΕΜΑ 4 ο (2.5 μονάδες) Να βρεθεί η ένδειξη στην οθόνη 7 τμημάτων του κυκλώματος του σχήματος κατά τη χρονική στιγμή που υποδεικνύει ο αστερίσκος. Να υποτεθεί ότι πριν την εκκίνηση του συστήματος το flip-flop βρίσκεται σε κατάσταση reset, και πως πυροδοτείται κατά τη μετάβαση 0. Ο πολυπλέκτης 2: επιλέγει την είσοδο Α όταν το σήμα επιλογής (select) είναι μηδενικό.

6 5V J K R A _ * 2: B _2 select Το διάγραμμα χρονισμού του κυκλώματος έχει ως εξής:

7 _ * _2 select = Κ J (=) Επομένως, τη ζητούμενη χρονική στιγμή είναι =, και στην οθόνη απεικονίζεται ο αριθμός «9»: 5V = =0