ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ"

Οἰνεύς Βάμβας
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΛΥΣΕΙΣ 2 ης ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΑΤΡΑ 2006

ΣΠΟΥΔΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

2 6. Flip-Flops 6.1. S R Q Q Κατάσταση S R Αιτιολόγηση Ηρεμία (μνήμη) 1 1 Ενεργοποίηση (set) 0 1 Εκκαθάριση (reset) 1 0 Απροσδιοριστία (μη χρησιμοποιούμενη) 0 0 Ο μανδαλωτής «θυμάται» και διατηρεί την προηγούμενη κατάσταση (Q n+1 =Q n, Q n+1 =Q n ) Η έξοδος Q ενεργοποιείται (τίθεται στη λογική στάθμη 1) Η έξοδος Q εκκαθαρίζεται (τίθεται στη λογική στάθμη 0) Οι έξοδοι Q και Q δεν είναι συμπληρωματικές (είναι και οι δύο στη λογική στάθμη 1) 6.2. S R Q Q Κατάσταση S R Αιτιολόγηση Ηρεμία (μνήμη) 0 0 Ενεργοποίηση (set) 1 0 Εκκαθάριση (reset) 0 1 Απροσδιοριστία (μη χρησιμοποιούμενη) 1 1 Ο μανδαλωτής «θυμάται» και διατηρεί την προηγούμενη κατάσταση (Q n+1 =Q n, Q n+1 =Q n ) Η έξοδος Q ενεργοποιείται (τίθεται στη λογική στάθμη 1) Η έξοδος Q εκκαθαρίζεται (τίθεται στη λογική στάθμη 0) Οι έξοδοι Q και Q δεν είναι συμπληρωματικές (είναι και οι δύο στη λογική στάθμη 0) 2

«θυμάται» και διατηρεί την προηγούμενη κατάσταση (Q n+1 =Q n, Q n+1 =Q n ) Η έξοδος Q ενεργοποιείται (τίθεται στη λογική στάθμη 1) Η έξοδος Q εκκαθαρίζεται (τίθεται στη λογική στάθμη 0) Οι έξοδοι Q

3 6.3. CLK S R Q n Q n+1 Κατάσταση Ηρεμία Εκκαθάριση Ενεργοποίηση Απροσδιοριστία Ηρεμία Εκκαθάριση Ενεργοποίηση Απροσδιοριστία 6.4. CLK D Q n Q n D Q n CLK J K Q n Q n+1 Κατάσταση Ηρεμία Εκκαθάριση Ενεργοποίηση Εναλλαγή Ηρεμία Εκκαθάριση Ενεργοποίηση Εναλλαγή 3

CLK D Q n Q n+1 0 1 0 0 0 0 D Q n+1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 6.5.

4 6.6. ενδεικτική περίπτωση CLK PRE CLR J K Q n Q n+1 Q n+1 Κατάσταση Απροσδιοριστία Φόρτωση 0 (reset) Ενεργοποίηση (set) Εναλλαγή (toggle) Εκκαθάριση (reset) Φόρτωση 1 (set) Ηρεμία (μνήμη) Απροσδιοριστία Εναλλαγή (toggle) Ενεργοποίηση (set) Φόρτωση 0 (reset) Εκκαθάριση (reset) Φόρτωση 1 (set) Ηρεμία (μνήμη) 6.7. D-FF Αιτιολόγηση: Σύμφωνα με τον πίνακα αληθείας του 7476 θα πρέπει PRE =CLR = 1 και τα J, K να είναι συμπληρωματικά μεταξύ τους. Όταν D=J=0, K=1 παίρνουμε Q=0 ενώ όταν D=J=1, K=0 παίρνουμε Q=1. T-FF Αιτιολόγηση: Σύμφωνα με τον πίνακα αληθείας του 7476 θα πρέπει PRE =CLR = 1 και J=K= 1. 4

Φόρτωση 0 (reset) 1 0 1 1 0 0 1 Εκκαθάριση (reset) 1 1 1 0 1 1 0 Φόρτωση 1 (set) 1 1 0 0 1 1 0 Ηρεμία (μνήμη) 6.7.

5 7. Απαριθμητές 7.1. Ασύγχρονος προσθετικός απαριθμητής mod-8 Ασύγχρονος αφαιρετικός απαριθμητής mod-8 Ασύγχρονος προσθετικός και αφαιρετικός απαριθμητής mod-8 Αιτιολόγηση: α) S=0: Στην έξοδο της XOR και επομένως στο CLK περνά το Q και έχουμε προσθετικό απαριθμητή. β) S=1: Στην έξοδο της XOR και επομένως στο CLK περνά το Q και έχουμε αφαιρετικό απαριθμητή. 5

Ασύγχρονος προσθετικός και αφαιρετικός απαριθμητής mod-8 Αιτιολόγηση: α) S=0: Στην έξοδο

6 7.3. ενδεικτική περίπτωση Ασύγχρονος προσθετικός απαριθμητής με κύκλο απαρίθμησης 12 (mod-12) Αιτιολόγηση: Ο απαριθμητής πρέπει να απαριθμεί 12 καταστάσεις (0 11). Για το λόγο αυτό απαιτούνται 4FFs. Με τον 12 ο παλμό οι έξοδοι πρέπει να έρχονται στις λογικές στάθμες 0000 αντί για τις Επομένως, χρησιμοποιούμε μια πύλη NAND με εισόδους τα Q 3 και Q 2 και έξοδο στις εισόδους εκκαθάρισης των φλιπ-φλοπ (CLR ) Είδος απαριθμητή: προσθετικός Κύκλος απαρίθμησης: mod-8 Είδος απαριθμητή: αφαιρετικός Κύκλος απαρίθμησης: mod-8 6

Με τον 12 ο παλμό οι έξοδοι πρέπει να έρχονται στις λογικές στάθμες 0000 αντί για τις 1100.

7 7.6. ενδεικτική περίπτωση Σύγχρονος προσθετικός απαριθμητής με κύκλο απαρίθμησης 10 (mod-10) Προηγούμενη Κατάσταση Επόμενη Κατάσταση J 3 K 3 J 2 K 2 J 1 K 1 J 0 K X 0 X 0 X 1 X X 0 X 1 X Χ X 0 X Χ 0 1 X X 1 X Χ 1 Χ X Χ 0 0 X 1 X X Χ 0 1 X Χ X Χ 0 Χ 0 1 X X Χ 1 Χ 1 Χ Χ 0 0 X 0 X 1 X Χ 1 0 X 0 X Χ 1 7

0 0 1 1 0 X 0 X Χ 0 1 X 0 0 1 1 0 1 0 0 0 X 1 X Χ 1 Χ 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 X Χ 0 0 X 1 X 0 1 0 1 0 1 1 0 0 X Χ 0 1 X Χ 1 0

8 X X X X X X X X 11 X X X X 11 X X X X 10 X X X X X X J 3 =Q 0 Q 1 Q 2 =J 2 Q 2 K 3 =Q X X X X 01 X X X X X X X X 11 X X X X X X 10 X X X X J 2 =Q 0 Q 1 K 2 =Q 0 Q 1 =J X X 00 X X X X 01 X X X X X X 11 X X X X X X 10 X X X X J 1 =Q 0 Q 3 K 1 =Q 0 =K 3 8

11 X X X X 10 0 0 X X 10 X X X X J 2 =Q 0 Q 1 K 2 =Q 0 Q 1 =J 2 00 0 1 X X 00 X X 1 0 01

9 00 1 X X 1 00 X 1 1 X 01 1 X X 1 01 X 1 1 X 11 X X X X 11 X X X X 10 1 X X X 10 X 1 X X J 0 =1 K 0 =1=J Απάντηση: Θα χρησιμοποιούσαμε σύγχρονους απαριθμητές γιατί οι ασύγχρονοι παρουσιάζουν καθυστέρηση στη διάδοση μέσα από τα φλιπ-φλοπ στις υψηλές συχνότητες Απάντηση: Περισσότερο σημαντικό ψηφίο (MSB): Q D Λιγότερο σημαντικό ψηφίο (LSB): Q A Λειτουργία των εισόδων R0(1), R0(2), R9(1), R9(2): Όταν R0(1)=R0(2)=1 και ένα τουλάχιστον από τα R9(1), R9(2) είναι 0 έχουμε λειτουργία εκκαθάρισης (Q D Q C Q B Q A =0000). Όταν R9(1)=R9(2)=1 έχουμε λειτουργία ενεργοποίησης (preset) του αριθμού 9 (Q D Q C Q B Q A =1001). Λογική στάθμη των R0(1), R0(2), R9(1), R9(2) για απαρίθμηση: Πρέπει ένα τουλάχιστον από τα R0(1), R0(2) και ένα τουλάχιστον από τα R9(1), R9(2) να βρίσκονται στη λογική στάθμη 0. 9

Απάντηση: Περισσότερο σημαντικό ψηφίο (MSB): Q D Λιγότερο σημαντικό ψηφίο (LSB): Q A Λειτουργία των εισόδων R0(1), R0(2), R9(1), R9(2): Όταν R0(1)=R0(2)=1 και ένα τουλάχιστον από τα R9(1), R9(2)

10 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Λειτουργία εξόδων Q D, Q C, Q B, Q A Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Ενεργοποίηση (preset) του 9 (Q D Q C Q B Q A =1001) Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Ενεργοποίηση (preset) του 9 (Q D Q C Q B Q A =1001) Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Απαρίθμηση (count) Ενεργοποίηση (preset) του 9 (Q D Q C Q B Q A =1001) Εκκαθάριση (reset) (Q D Q C Q B Q A =0000) Εκκαθάριση (reset) (Q D Q C Q B Q A =0000) Εκκαθάριση (reset) (Q D Q C Q B Q A =0000) Ενεργοποίηση (preset) του 9 (Q D Q C Q B Q A =1001) Καταχωρητές 8.1. Απάντηση: Αριθμός ωρολογιακών παλμών για το 1 : 4 Αριθμός ωρολογιακών παλμών για το 0 : 4 Ολίσθηση προς τα αριστερά κατά μια θέση: πολλαπλασιασμός με το 2 Ολίσθηση προς τα δεξιά κατά μια θέση: διαίρεση με το 2 10

1 0 0 1 Απαρίθμηση (count) 0 9 1 0 1 0 Απαρίθμηση (count) 0 9 1 0 1 1 Ενεργοποίηση (preset) του 9 (Q D Q C Q B Q A =1001) 1 1 0 0 Εκκαθάριση (reset) (Q D Q C Q B Q A =0000) 1 1 0 1 Εκκαθάριση (reset)

11 8.2. ενδεικτική περίπτωση Φόρτωση του 1000 Φόρτωση του 0101 CLK Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 (Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 ) 10 CLK ος ος ος ος ος ος ος ος ενδεικτική περίπτωση CLK CLR S1 S0 SL SR A B C D Q A Q B Q C Q D Λειτουργία Εκκαθάριση Παράλληλη φόρτωση Ολίσθηση Q A Q D Ηρεμία (μνήμη) Ολίσθηση Q A Q D Παράλληλη φόρτωση Εκκαθάριση Ολίσθηση Q A Q D Ηρεμία (μνήμη) Ολίσθηση Q A Q D Ολίσθηση Q A Q D Παράλληλη φόρτωση Ολίσθηση Q A Q D Εκκαθάριση Ηρεμία (μνήμη) 11

ενδεικτική περίπτωση CLK CLR S1 S0 SL SR A B C D Q A Q B Q C Q D Λειτουργία 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 Εκκαθάριση 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 Παράλληλη φόρτωση 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 Ολίσθηση Q A Q D

12 Αναλυτική Βαθμολογία για Κάθε Ερώτημα Ερώτημα Μονάδες Ο βαθμός σας Σύνολο 100 Τελικός Βαθμός 10,0 12

3 7 7.4 3 7.5 3 7.6 16 57 7.7 3 7.8 2 7.9 5 7.10 5 7.11 3 8.

Σχετικά έγγραφα

«Φιλολογικό» Φροντιστήριο Επαναληπτικό διαγώνισμα στη Νεοελληνική Γλώσσα. Ενδεικτικές απαντήσεις. Περιθωριοποίηση μαθητών από μαθητές!

«Φιλολογικό» Φροντιστήριο Επαναληπτικό διαγώνισμα στη Νεοελληνική Γλώσσα Ενδεικτικές απαντήσεις Περιθωριοποίηση μαθητών από μαθητές! Α. Να συντάξετε την περίληψη του κειμένου που σας δίνεται (λέξεις 100-120).