Ελίνα Μακρή

Σχετικά έγγραφα
Ελίνα Μακρή

ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστηµάτων

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

f(x, y, z) = y z + xz

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Ακολουθιακή Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Ελίνα Μακρή

Ελίνα Μακρή

Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Ελίνα Μακρή

ΑΣΚΗΣΗ 3 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Ανάλυση Σύγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων

Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΠΛΗ21 ΟΣΣ#2. 14 Δεκ 2008 ΠΑΤΡΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ 2008 Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΜΕΛΕΤΗΣ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Γ2.1 Στοιχεία Αρχιτεκτονικής. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

5. Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα

ΑΣΚΗΣΗ 9. Tα Flip-Flop

4 η Θεµατική Ενότητα : Συνδυαστική Λογική. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 9: Flip-Flops

Άσκηση 3 Ένα νέο είδος flip flop έχει τον ακόλουθο πίνακα αληθείας : I 1 I 0 Q (t+1) Q (t) 1 0 ~Q (t) Κατασκευάστε τον πίνακα

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

Εισαγωγή στην πληροφορική

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11

Περιεχόμενα. Πρώτο Κεφάλαιο. Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα. Δεύτερο Κεφάλαιο. Αριθμητικά Συστήματα Κώδικες

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 4: Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

Σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα. URL:

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Κεφάλαιο 3

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

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Απλοποίηση Συναρτήσεων Boole. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΟΓΙΚΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ

7.1 Θεωρητική εισαγωγή

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3

Κυκλώµατα. Εισαγωγή. Συνδυαστικό Κύκλωµα

ΑΣΠΑΙΤΕ Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων & Μικροϋπολογιστών Εργαστηριακές Ασκήσεις για το μάθημα «Λογική Σχεδίαση» ΑΣΚΗΣΗ 3 ΠΙΝΑΚΕΣ KARNAUGH

ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. ιδάσκων : ρ. Β. ΒΑΛΑΜΟΝΤΕΣ. Πύλες - Άλγεβρα Boole 1

Ψηφιακά Συστήματα. 3. Λογικές Πράξεις & Λογικές Πύλες

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί ΕΜΠ Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης 2017

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Ανάλυση Ακολουθιακών Κυκλωμάτων 1

Κεφάλαιο 3 ο Ακολουθιακά Κυκλώματα με ολοκληρωμένα ΤΤL

Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

ΒΑΣΙΚΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ψηφιακά Συστήματα. 6. Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ ΚΑΙ ΚΩ ΙΚΕΣ 1

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 7-8: Ανάλυση και σύνθεση συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΛΑΜΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ. Τμήμα Ηλεκτρονικής. Πτυχιακή Εργασία

Ψηφιακά Συστήματα. 5. Απλοποίηση με χάρτες Karnaugh

C D C D C D C D A B

Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 10: Ακολουθιακά Κυκλώματα

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμό Ψηφιακών Συστημάτων, Χειμερινό Εξάμηνο 2008

Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση

5.2 ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΘΟΔΟ ΚΑΤΑΤΑΞΗΣ ΣΕ ΠΙΝΑΚΑ

6. Σχεδίαση Κυκλωμάτων Λογικής Κόμβων (ΚΑΙ), (Η)

ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ. ΓΙΑΝΝΗΣ ΛΙΑΠΕΡΔΟΣ Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΙ Πελοποννήσου

Ακολουθιακά Κυκλώματα Flip-Flops

6 η Θεµατική Ενότητα : Σχεδίαση Συστηµάτων σε Επίπεδο Καταχωρητή

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 6: Λογικές πύλες και λογικά κυκλώματα

Καταστάσεων. Καταστάσεων

Ψηφιακή Σχεδίαση Εργαστηριο 1. Τμήμα: Μηχανικών Πληροφορικής κ Τηλεπικοινωνιών Διδάσκων: Δρ. Σωτήριος Κοντογιαννης Μάθημα 2 ου εξαμήνου

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Κεφάλαιο 4. Λογική Σχεδίαση

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

6.1 Καταχωρητές. Ένας καταχωρητής είναι μια ομάδα από f/f αλλά μπορεί να περιέχει και πύλες. Καταχωρητής των n ψηφίων αποτελείται από n f/f.

Συνδυαστικά Κυκλώματα

Εισαγωγή στην πληροφορική

Ασύγχρονοι Απαριθμητές. Διάλεξη 7

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

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Πρόλογος...9 ΚΕΦ. 1. ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΚΩΔΙΚΕΣ

Κεφάλαιο 6. Σύγχρονα και ασύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Αναλογικά & Ψηφιακά Κυκλώματα ιαφάνειες Μαθήματος ρ. Μηχ. Μαραβελάκης Εμ.

Περίληψη. ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός Εαρινό Εξάµηνο Καθιερωµένα Γραφικά Σύµβολα. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο 2005

ΜΕΡΟΣ 1 ο : Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

Ψηφιακά Συστήματα. 7. Κυκλώματα Μνήμης

Πανεπιστήµιο Κύπρου DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Κεφάλαιο 5. Λογικά κυκλώματα

Κεφάλαιο 9. Ψηφιακά κυκλώματα - Άλγεβρα Boole

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων. Διδάσκοντες

σύνθεση και απλοποίησή τους θεωρήµατα της άλγεβρας Boole, αξιώµατα του Huntington, κλπ.

Επανάληψη Βασικών Στοιχείων Ψηφιακής Λογικής

«Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων σε FPGA» Εαρινό εξάμηνο Διάλεξη 8 η : Μηχανές Πεπερασμένων Κaταστάσεων σε FPGAs

Απαριθμητές. Παραδείγματα Απαριθμητής Modulo 4 ελαττούμενης δυαδικής μέτρησης (2 F-F).

Transcript:

Ελίνα Μακρή elmak@unipi.gr

Μετατροπή Αριθμητικών Συστημάτων Πράξεις στα Αριθμητικά Συστήματα Σχεδίαση Ψηφιακών Κυκλωμάτων με Logism Άλγεβρα Boole Λογικές Πύλες (AND, OR, NOT, NAND, XOR) Flip Flops (D, T, SR, JK)

Μετατροπή Αριθμητικών Συστημάτων Πράξεις στα Αριθμητικά Συστήματα Σχεδίαση Ψηφιακών Κυκλωμάτων με Logism Άλγεβρα Boole Λογικές Πύλες (AND, OR, NOT, NAND, XOR) Flip Flops (D, T, SR, JK)

Πίνακες Λειτουργίας & Πίνακες Διέγερσης Οι χαρακτηριστικοί πίνακες λειτουργίας FF μας δίνουν την επόμενη κατάσταση του FF συναρτήσει των τιμών των εισόδων τους. Οι πίνακες διέγερσης FF μας δίνουν τις τιμές που πρέπει να πάρουν οι είσοδοι για να έχουμε μια ορισμένη μετάβαση κατάστασης.

Σχεδίαση Σύγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων

Πίνακες Διέγερσης Οι πίνακες διέγερσης FF μας δίνουν τις τιμές που πρέπει να πάρουν οι είσοδοι για να έχουμε μια ορισμένη μετάβαση κατάστασης.

Διαδικασία Σχεδίασης Η σχεδίαση ακολουθιακών κυκλωμάτων (sequential circuits) είναι πολύπλοκη σε σχέση με αυτή των συνδυαστικών κυκλωμάτων (combinational circuits). Είναι η αντίστροφη διαδικασία της ανάλυσης. Θα δούμε ένα παράδειγμα που μας δίνει μια καλή γεύση της διαδικασίας σχεδίασης...

Βήματα Βήμα Σ1 Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Βήμα Σ2 Προσδιορίζουμε εισόδου των FFs. τις απλοποιημένες συναρτήσεις Βήμα Σ3 Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα.

Βήματα Αναλυτικά έχουμε τα εξής στάδια σχεδίασης σύγχρονου ακολουθιακού κυκλώματος: Καταγράφουμε τις προδιαγραφές. Δημιουργούμε ένα διάγραμμα καταστάσεων από τις προδιαγραφές. Μεταφράζουμε το διάγραμμα καταστάσεων σε πίνακα καταστάσεων. Χρησιμοποιούμε χάρτες Karnaugh για να προσδιορίσουμε την σχέση μεταξύ παρούσας και επόμενης κατάστασης. Σχεδιάζουμε το κύκλωμα με πύλες και FFs.

Παράδειγμα Προδιαγραφές Με την χρήση FFs τύπου Τ αρνητικής ακμής πυροδότησης να σχεδιαστεί ΣΑΚ το οποίο να διατρέχει διαδοχικά τις καταστάσεις 0, 1, 3, 2 (κανονική απαρίθμηση).

Παράδειγμα - Λύση Καταλαβαίνουμε ότι το κύκλωμά μας θα πρέπει να αποτελείται από δύο FFs τύπου Τ, αφού σε όλες τις περιπτώσεις αυτό θα πρέπει να διατρέχει τις καταστάσεις 0, 1, 3, 2. Στη γενική περίπτωση κυκλώματος που αποτελείται από 2 n δυνατές καταστάσεις, έχουμε συνολικά n FFs. 2 n = 4 = 2 2 καταστάσεις n = 2 FFs Επομένως, αρχίζουμε τη σχεδίαση ακολουθώντας τα βήματα σχεδίασης ΣΑΚ.

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Με την χρήση FFs τύπου Τ αρνητικής ακμής πυροδότησης, να σχεδιαστεί ΣΑΚ το οποίο να διατρέχει διαδοχικά τις καταστάσεις 0, 1, 3, 2.

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Τα τμήματα της παρούσας και επόμενης κατάστασης βρίσκονται απ' ευθείας από το διάγραμμα καταστάσεων.

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Το τρίτο τμήμα όμως του πίνακα καταστάσεων, το οποίο περιέχει τις αντίστοιχες τιμές της εισόδου Τ των FFs, συμπληρώνεται γραμμή προς γραμμή με την βοήθεια του πίνακα διέγερσης για το Τ FF.

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Από το τρίτο τμήμα του πίνακα καταστάσεων μπορούμε άμεσα να πούμε ότι για την συγκεκριμένη περίπτωση η είσοδος Τ 1 = Q 1 Q 0 + Q 1 Q 0, αφού γι' αυτούς τους συνδυασμούς της παρούσας κατάστασης το Τ 1 =1. Ομοίως, η είσοδος Τ 0 = Q 1 Q 0 + Q 1 Q 0, αφού γι' αυτούς τους συνδυασμούς της παρούσας κατάστασης το Τ 0 =1.

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Παρατηρούμε οτι σε αυτό το παράδειγμα δεν χρειάζεται να γίνουν οι χάρτες Karnaugh, καθώς οι απλοποιήσεις είναι εύκολες... Τ 1 = Q 1 Q 0 + Q 1 Q 0 = Q 1 Q 0 Τ 0 = Q 1 Q 0 + Q 1 Q 0 = Q 1 ʘ Q 0 = (Q 1 Q 0 ) = Τ 1

Παράδειγμα - Λύση Βήμα Σ3: Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα. Γνωρίζοντας πλέον τις συναρτήσεις της κάθε εισόδου των FFs, προχωρούμε στην τελική σχεδίαση του λογικού κυκλώματος.

Άσκηση 1 Προδιαγραφές Με την χρήση FFs τύπου D θετικής ακμής πυροδότησης να σχεδιαστεί ΣΑΚ το οποίο να "περνά" από τις καταστάσεις 0, 1, 2, 3 (κανονική απαρίθμηση) ή 0, 1, 3, 2 (απαρίθμηση σύμφωνα με τον κώδικα Gray) ανάλογα με το αν η είσοδος X είναι 0 ή 1 αντίστοιχα.

Άσκηση 1 - Λύση Καταλαβαίνουμε ότι το κύκλωμά μας θα πρέπει να αποτελείται από δύο FFs τύπου D, αφού και στις δύο περιπτώσεις αυτό θα πρέπει να διατρέχει τις καταστάσεις 0, 1, 2, 3 αλλά με διαφορετική σειρά. Στη γενική περίπτωση κυκλώματος που αποτελείται από 2 n δυνατές καταστάσεις, έχουμε συνολικά n FFs. 2 n = 4 = 2 2 καταστάσεις n = 2 FFs Επομένως, αρχίζουμε τη σχεδίαση ακολουθώντας τα βήματα σχεδίασης ΣΑΚ.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Με την χρήση FFs τύπου D θετικής ακμής πυροδότησης να σχεδιαστεί ΣΑΚ το οποίο να "περνά" από τις καταστάσεις 0, 1, 2, 3 (κανονική απαρίθμηση) ή 0, 1, 3, 2 (απαρίθμηση σύμφωνα με τον κώδικα Gray) ανάλογα με το αν η είσοδος X είναι 0 ή 1 αντίστοιχα.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Τα τμήματα της παρούσας και επόμενης κατάστασης βρίσκονται απ' ευθείας από το διάγραμμα καταστάσεων.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Το τρίτο τμήμα όμως του πίνακα καταστάσεων, το οποίο περιέχει τις αντίστοιχες τιμές της εισόδου D των FFs, συμπληρώνεται γραμμή προς γραμμή με την βοήθεια του πίνακα διέγερσης για το D FF.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Από το τρίτο τμήμα του πίνακα καταστάσεων μπορούμε άμεσα να πούμε ότι για την συγκεκριμένη περίπτωση η είσοδος D 1 = Χ Q 1 Q 0 + Χ Q 1 Q 0 + ΧQ 1 Q 0 + ΧQ 1 Q 0, αφού γι' αυτούς τους συνδυασμούς της παρούσας κατάστασης το D 1 =1. Ομοίως, η είσοδος D 0 = Χ Q 1 Q 0 + Χ Q 1 Q 0 + ΧQ 1 Q 0 + ΧQ 1 Q 0, αφού γι' αυτούς τους συνδυασμούς της παρούσας κατάστασης το D 0 =1.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Οι συναρτήσεις που μόλις προσδιορίσαμε είναι σωστές, δεν είναι όμως και οι πλέον απλοποιημένες! Ας προσπαθήσουμε να το κάνουμε αυτό χρησιμοποιώντας χάρτες Karnaugh, για κάθε μια είσοδο των FFs χωριστά, με βάση τον πίνακα καταστάσεων.

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Για κάθε είσοδο φτιάχνουμε διαφορετικό χάρτη Karnaugh. D 1

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Για κάθε είσοδο φτιάχνουμε διαφορετικό χάρτη Karnaugh. D 0

Άσκηση 1 - Λύση Βήμα Σ3: Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα. Γνωρίζοντας πλέον τις συναρτήσεις της κάθε εισόδου των FFs, προχωρούμε στην τελική σχεδίαση του λογικού κυκλώματος.

Άσκηση 2 Προδιαγραφές Με την χρήση FFs τύπου JK θετικής ακμής πυροδότησης να σχεδιάσετε σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα το οποίο να διατρέχει τις καταστάσεις 0, 4, 6, 3, 1, 0, 4, 6,...

Άσκηση 2 - Λύση Καταλαβαίνουμε ότι το κύκλωμά μας θα πρέπει να αποτελείται από τρία FFs τύπου JK, αφού σε όλες τις περιπτώσεις αυτό θα πρέπει να διατρέχει τις καταστάσεις 0, 4, 6, 3, 1, 0, 4, 6,... Στη γενική περίπτωση κυκλώματος που αποτελείται από 2 n δυνατές καταστάσεις, έχουμε συνολικά n FFs. 2 n = 5 καταστάσεις n = 3 FFs Επομένως, αρχίζουμε τη σχεδίαση ακολουθώντας τα βήματα σχεδίασης ΣΑΚ.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Με την χρήση FFs τύπου JK θετικής ακμής πυροδότησης να σχεδιάσετε σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα το οποίο να διατρέχει τις καταστάσεις 0, 4, 6, 3, 1, 0, 4, 6,... Υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων, υποθέτοντας ότι όλες οι καταστάσεις που δεν ανήκουν στη ζητούμενη αλληλουχία, οδηγούν στην κατάσταση 000.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Τα τμήματα της παρούσας και επόμενης κατάστασης βρίσκονται απ' ευθείας από το διάγραμμα καταστάσεων.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Το τρίτο τμήμα όμως του πίνακα καταστάσεων, το οποίο περιέχει τις αντίστοιχες τιμές των εισόδων J, K των FFs, συμπληρώνεται γραμμή προς γραμμή με την βοήθεια του πίνακα διέγερσης για το JK FF.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Από το τρίτο τμήμα του πίνακα καταστάσεων μπορούμε άμεσα να πούμε ότι για την συγκεκριμένη περίπτωση ισχύει (θεωρώντας πάντοτε ότι X=0): J Α = Q Α Q Β Q C Κ Α = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C J Β = Q Α Q Β Q C Κ Β = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C J C = Q Α Q Β Q C Κ C = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Οι συναρτήσεις που μόλις προσδιορίσαμε είναι σωστές, δεν είναι όμως και οι πλέον απλές, αφού δεν αξιοποιήσαμε τις συνθήκες αδιαφορίας! Ας προσπαθήσουμε να το κάνουμε αυτό χρησιμοποιώντας χάρτες Karnaugh, για κάθε μια είσοδο των FFs χωριστά, με βάση τον πίνακα καταστάσεων.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs.

Άσκηση 2 - Λύση Βήμα Σ3: Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα. Γνωρίζοντας πλέον τις συναρτήσεις της κάθε εισόδου των FFs, προχωρούμε στην τελική σχεδίαση του λογικού κυκλώματος...με logisim

Άσκηση 3 Προδιαγραφές Με την χρήση FFs τύπου D αρνητικής ακμής πυροδότησης να σχεδιάσετε σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα το οποίο να διατρέχει τις καταστάσεις 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,...

Άσκηση 3 - Λύση Καταλαβαίνουμε ότι το κύκλωμά μας θα πρέπει να αποτελείται από τρία FFs τύπου D, αφού σε όλες τις περιπτώσεις αυτό θα πρέπει να διατρέχει τις καταστάσεις 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,... Στη γενική περίπτωση κυκλώματος που αποτελείται από 2 n δυνατές καταστάσεις, έχουμε συνολικά n FFs. 2 n = 8 = 2 3 καταστάσεις n = 3 FFs Επομένως, αρχίζουμε τη σχεδίαση ακολουθώντας τα βήματα σχεδίασης ΣΑΚ.

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Με την χρήση FFs τύπου D αρνητικής ακμής πυροδότησης να σχεδιάσετε σύγχρονο ακολουθιακό κύκλωμα το οποίο να διατρέχει τις καταστάσεις 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,...

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Τα τμήματα της παρούσας και της επόμενης κατάστασης βρίσκονται απ' ευθείας από το διάγραμμα καταστάσεων.

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ1: Σχεδιάζουμε το διάγραμμα καταστάσεων του κυκλώματος και από αυτό υπολογίζουμε τον πίνακα καταστάσεων. Το τρίτο τμήμα όμως του πίνακα καταστάσεων, το οποίο περιέχει τις αντίστοιχες τιμές της εισόδου D των FFs, συμπληρώνεται γραμμή προς γραμμή με την βοήθεια του πίνακα διέγερσης για το D FF. Παρατήρηση για τα D FFs: Οι είσοδοι των D FFs του πίνακα καταστάσεων παρατηρούμε ότι είναι ίδιες με την επόμενη κατάσταση Q t+1 του πίνακα διέγερσης.

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Από το τρίτο τμήμα του πίνακα καταστάσεων μπορούμε άμεσα να πούμε ότι για την συγκεκριμένη περίπτωση ισχύει : D Α = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C D Β = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C D C = Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C + Q Α Q Β Q C

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs. Οι συναρτήσεις που μόλις προσδιορίσαμε είναι σωστές, δεν είναι όμως και οι πλέον απλοποιημένες! Ας προσπαθήσουμε να το κάνουμε αυτό χρησιμοποιώντας χάρτες Karnaugh, για κάθε μια είσοδο των FFs χωριστά, με βάση τον πίνακα καταστάσεων.

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ2: Προσδιορίζουμε τις απλοποιημένες συναρτήσεις εισόδου των FFs.

Άσκηση 3 - Λύση Βήμα Σ3: Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα. Γνωρίζοντας πλέον τις συναρτήσεις της κάθε εισόδου των FFs, προχωρούμε στην τελική σχεδίαση του λογικού κυκλώματος.

Άσκηση 4 Το ακολουθιακό κύκλωμα με δύο D flip flops Α και Β και ένα input X έχει τις εξής ιδιότητες. Για Χ = 0, η κατάσταση του κυκλώματος παραμένει η ίδια. Για Χ = 1, το κύκλωμα ακολουθεί τις καταστάσεις από 00 σε 10 σε 11 σε 01 και πίσω σε 00 και επαναλαμβάνεται. Ποιες εξισώσεις εκφράζουν το πιο πάνω κύκλωμα; Επιλέξτε την σωστή απάντηση.

Άσκηση 4 a) D A = AB + AX + B X D B = AX + BX b) D A = AB + AX + B X D B = A X + BX c) D A = AB + B X D B = AX + BX d) D A = AB + AX + B X D B = AX + BX

Άσκηση 4 Λύση Με βάση την περιγραφή του κυκλώματος οδηγούμαστε στην κατασκευή του πιο κάτω διαγράμματος καταστάσεων:

Άσκηση 4 Λύση Με βάση την περιγραφή του κυκλώματος οδηγούμαστε στην κατασκευή του πιο κάτω πίνακα καταστάσεων:

Άσκηση 4 Λύση Από τον πίνακα διέγερσης του D FF υπολογίζουμε τις τιμές των εισόδων:

Άσκηση 4 Λύση Από τον πίνακα διέγερσης του D FF υπολογίζουμε τις τιμές των εισόδων: D Α = X AB + X AB + XA B + XAB D Β = X A B + X AB + XAB + XAB

Άσκηση 4 Λύση Κατασκευάζουμε τους χάρτες Karnaugh για κάθε είσοδο: Τελικά προκύπτουν οι δύο παρακάτω εξισώσεις: Σωστή Απάντηση: a

Συμπεράσματα Διάγραμμα Ανάλυσης και Σχεδίασης ΣΑΚ

Συμπεράσματα Οι πίνακες λειτουργίας των FFs είναι απαραίτητοι για την ανάλυση των ΣΑΚ, ενώ οι πίνακες διέγερσης των FFs απαιτούνται για την σχεδίαση των ΣΑΚ. Ο πίνακας καταστάσεων ενός ΣΑΚ αποτελείται από 2 n+m γραμμές (δυνατές περιπτώσεις), όπου n το πλήθος των FFs του κυκλώματος και m ο αριθμός των εξωτερικών εισόδων αυτού. Ο τύπος πυροδότησης των FFs δεν παίζει ρόλο στην ανάλυση ή σχεδίαση ενός ΣΑΚ.

Συμπεράσματα Σημαντική Παρατήρηση στη σχεδίαση ΣΑΚ: Όταν μας δίνεται ένα σύνολο από καταστάσεις που διατρέχει ένα FF και θέλουμε να βρούμε το σύνολο των FFs που θα χρησιμοποιήσουμε, αυτό που παρατηρούμε δεν είναι μόνο το πόσες διαφορετικές καταστάσεις διατρέχει ένα FF, αλλά και τον μεγαλύτερο αριθμό από την ακολουθία των καταστάσεων που μας έχει δοθεί. Προκειμένου να καλύψουμε όλες τις δυνατές καταστάσεις χρησιμοποιούμε τόσα FFs όσα χρειάζονται να καλυφθούν και οι ενδιάμεσες καταστάσεις που δεν αναφέρονται στην ακολουθία που μας έχει δοθεί.

Συμπεράσματα Σημαντική Παρατήρηση στη σχεδίαση ΣΑΚ: Παράδειγμα 1: Έστω ότι ένα FF διατρέχει ακολουθιακά τις καταστάσεις 0, 1, 2, 3, 0, 1 Οι καταστάσεις που διατρέχει σύμφωνα με τον τύπο είναι 2 n = 4 καταστάσεις n = 2 FFs Χρησιμοποιώντας 2 FFs καλύπτουμε όλες τις δυνατές καταστάσεις. Επομένως το σύνολο των FFs είναι 2.

Συμπεράσματα Σημαντική Παρατήρηση στη σχεδίαση ΣΑΚ: Παράδειγμα 2: Έστω ότι ένα FF διατρέχει ακολουθιακά τις καταστάσεις 0, 1, 3, 7, 0, 1, Ενώ οι καταστάσεις που διατρέχει σύμφωνα με τον τύπο είναι 2 n = 4 καταστάσεις n = 2 FFs Χρησιμοποιώντας μόνο 2 FFs δεν καλύπτουμε όλες τις δυνατές ενδιάμεσες καταστάσεις. Επομένως, το σύνολο των FFs που θα χρησιμοποιήσουμε είναι 3 και όχι 2 (όπως στο παράδειγμα της προηγούμενης διαφάνειας).

Συμπεράσματα Σημαντική Παρατήρηση στη σχεδίαση ΣΑΚ: Παράδειγμα 3: Έστω ότι ένα FF διατρέχει ακολουθιακά τις καταστάσεις 0, 1, 3, 7, 2, 0, 1, Οι καταστάσεις που διατρέχει σύμφωνα με τον τύπο είναι 2 n = 5 καταστάσεις n = 3 FFs Χρησιμοποιώντας 3 FFs καλύπτουμε όλες τις δυνατές ενδιάμεσες καταστάσεις. Επομένως, το σύνολο των FFs είναι 3.