К155ИЕ2, К155ИЕ4 и К155ИЕ5 содержат по четыре триггера и имеют два счетных входа, четыре выхода с триггеров и два входа установки в исходное

Счетчик на микросхеме К155ИЕ2 производит счет в двоичном коде до девяти импульсов. Кроме двух входов установки в исходное состояние схема имеет два входа для переключения триггеров в девятое состояние. Счетчик на микросхеме К155ИЕ4 производит счет до 11 импульсов а счетчик на микросхеме К155ИЕ5, функциональная схема которого показана на рис. 2.9,а,-до 15 импульсов. Один из счетных входов схемы (Ci) переключает первый триггер, а второй (Са) - воздействует на остальные три триггера. Для того чтобы схема могла производить счет до 15 импульсов, необходимо подать нулевой потенциал на один из входов Ro и соединить выход Qi с входом С2. В этом случае вход С, будет счетным входом всей схемы.

С?

(г)

Из

1

Л

г

П

ГШ

5

п

6

и,

ГЛ ГП Г~1,

5)

Рис. 2.9

Если необходимо построить счетчик на меньшее число импульсов, то соответствующие выходы триггеров непосредственно или через дополнительную схему подключаются к входам Roi и Ro-г. Например, для построения счетчика на шесть импульсов выходы Qi и Оз подключаются к входам Roi и Ro2. В этом случае после окончания шестого импульса все триггеры счетчика устанавливаются в состояние 0. Диаграмма работы счетчика на шесть импульсов показана на рис. 2.9,6.

Другой разновидностью схем, широко используемых в устроиствах связи, являются дешифраторы, используемые для перехода от двоичного кода на код десятичный. К числу таких дешифраторов относятся микросхемы К155ИД1, К155ИДЗ и К155ИД4.

Дешифратор на микросхеме К155ИД1 (рис. 2.10,а) имеет четыре адресных входа (J, 2, 4, 8) и десять выходов. Выходы де шифратора с открытым коллектором предназначены для включения газоразрядных

ВС

И

Вг Вз В*

а)

s)

Рис. 2.10

цифровых индикаторов с напряжением питания 200-300 В. Дешифратор на микросхеме К155ДИЗ (рис. 2.10,6) предназначен для совместной работы с микросхемами серии ТТЛ и имеет четыре адресных входа xi, Хг, Хз, хл, два входа стробирования (Wo, Wi) и 16 выходов {уо, у\, t/is).

В случае, когда на обоих входах стробирования имеется логический нуль, на одном из выходов также появляется логический нуль в соответствии с двоичным кодом на адресных входах. При наличии на одном или обоих входов Wo, Wi единицы, все входы будут иметь уровень логической единицы.

Если необходимо построить дешифратор большей емкости, например на 32 выхода, то один из входов Wo или Wi первого дешифратора подключается через схему НЕ к аналогичному входу второго дешифратора. Объединенныйстробирующий вход первого дешифратора будет адресным входом с весом 16, а выходы второго дешифратора будут иметь нумерацию 16-31.

Дешифратор на микросхеме К.155ИД4 состоит из двух дешифраторов на четыре выхода с объединенными адресными входами А, В и раздельными входами стробирования Si, D для первых четырех выходов Di и Е, S> - для вторых четырех выходов е{.

При наличии единицы на входе D, нуля на входе Si и единицы на входе Е или Sg на одном из выходов Ог появится потенциал логического нуля, соответствующий двоичному коду на входах А и В. Потенциалом логического нуля на входах Е, Sa и нулем на входе D или единицей на входе 5i производится подключение входов А и В к выходам Ег.

Микросхема может использоваться как два дешифратора на четыре выхода или как один на восемь выходов. В последнем случае третьим информационным входом с весом 4 будет вход D, объединенный с одним из входов Е или Ss, а объединенный вход Si с другим из входов Е или Ss будут стробирующим

ходом всего дешифратора.

Кроме рассмотренных микросхем серия 155 содержит ряд мультиплексоров, ОЗУ и ПЗУ, принцип действия которых приводится в [35].

Контрольные вопросы

1.Как производятся включение и выключение герконов феррядовых реле с компенсацией магнитных потоков?

2.Поясните принцип работы ферридового реле с размагничиванием магнитной системы.

3.В чем заключается отличие в принципах работы МФС и МИС?

4.Как строится схема счетчика с уменьшенным числом импульсов счета?

5.Каковы особенности работы различных дешифраторов серии 155?

Глава 3.

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИСКРЕТНОГО УСТРОЙСТВА

3.1. Автоматная модель дискретного устройства

Дискретное устройство с логическими и запоминающими функциональными элементами можно представить (рис. 3.1) в виде ориентированного (л, Д)-полюсника с п входами Xi, .... Хп; с а выходами г,, л и с s обратными связями, каждая из которых имеет задержку или, как будем говорить, элемент памяти (сШ). Часть устройства, в которой сосредоточены логические элементы (элементы, реализующие операции алгебры логики И, ИЛИ, НЕ и т. п., а также контакты), образующие одноактную схему, принято называть логическим преобразователем (ЛП) устройства.

На входы ЭП воздействуют сигналы, снимаемые с дополнительных (внутренних) выходов ЛП 2Л , л, . С выходов ЭП сигналы воздействуют на дополнительные (внутренние) входы ЛП Хп+\, Xn+s-Будем полагать, что каждый ЭП может находиться в одном из двух возможных состояний, а все сигналы - двузначные. Формальной моделью таких дискретных устройств в теории автоматов является конечный автомат [1, 2].

Говорят, что i-й набор значений входных сигналов, воздействующих на основные входы ЛП XI, Хп, *" ; образует состояние входа pi, причем при двузначных -г# входных сигналах всего может быть 2лк их значений, а *" Zxn+; значит, и N=2An состояний входа pi, рк. Каждый из 2лк "1 J наборов значений двузначных выходных сигналов, n+s снимаемых с основных выходов ЛП zl, zk, образует -Iодно из КС=2лк состояний выхода Л1, Лк. Заметим, что

Л-n набор состоянии ЭП определяет у-й набор значений

-1 сигналов, воздействующих на дополнительные входы ЛП

Хп+1, .., Xn+s. При s двузначных ЭП число их состояний Рис. 3.1 5= 2Л8.

Конечным автоматом называется устройство, определяемое конечными множествами состояний входа {pi, рп), выхода (Л1, Лк), внутренних состояний {Хо, X1, Xs-i}, а также функциями переходов и выходов, определяющих последовательность смены внутренних состояний и состояний выходов автомата в зависимости

от смены состояний входа. Из множества внутренних состояний выделяется некоторое состояние Хо, называемое начальным внутренним состоянием автомата.

Конечный автомат может быть представлен в виде рассмотренного выше ориентированного ЛП с s

обратными связями, причем состояния входа и выхода ЛП являются соответственно состояниями входа

и выхода конечного автомата. Внутренними состояниями конечного автомата являются состояния ЭП.

Очевидно, что множества состояний входа и выхода конечны, так как число двузначных входов и

выходов конечно. (Рассматриваются только двузначные сигналы.)

Множество внутренних состояний характеризует память автомата. В том случае, когда множество

внутренних состояний не является конечным, автомат выходит из класса конечных и нами

рассматриваться не будет. Далее описываются только конечные автоматы, поэтому термин «конечный»

часто будем опускать.

Предполагается, что автомат функционирует в дискретные моменты времени, т. е. непрерывная шкала времени разделена на интервалы, которые занумерованы целыми положительными числами О, 1, 2, .... t, ... и называются тактами. На протяжении одного такта сохраняются неизменными состояния входа, выхода и внутреннее состояние автомата. Время, в течение которого состояние входа автомата не изменяется, обозначим через Т. В зависимости от того, чем определяется длительность этого интервала времени, различаются два класса автоматов: синхронные и асинхронные.

Синхронные автоматы характеризуются тем, что имеется генератор тактовых (или синхронизирующих) сигналов (ТГ) и входные сигналы могут воздействовать на автомат лишь при наличии сигнала от тактового генератора (рис. 3.2,а). Таким образом, время Т строго фиксировано и определяется длительностью сигнала тактового генератора. Автомат может воспринимать новое состояние входа лишь после того, как он перешел в определенное внутреннее состояние. Поэтому частота тактового генератора выбирается такой, чтобы до появления следующего сигнала от тактового генератора автомат уснел перейти в это внутреннее состояние, т. е. необходимо обеспечить соотношение Д>Ттах, где Д=Г+6, 6 - интервал времени между двумя соседними сигналами тактового генератора; Ттах - наибольшее время перехода автомата из одного внутреннего состояния в другое. Обычно длительность этого сигнала выбирают такой, что T<=Tmax, т. е. внутреннее состояние автомата изменяется лишь в интервалах между двумя соседними сигналами тактового генератора, когда входные сигналы не воздействуют на автомат. Поэтому определенному моменту времени ti соответствует определенное внутреннее состояние автомата.

Таким образом, для синхронных автоматов интервал времени ti совпадает с тактом работы автомата, поскольку состояние входа и внутреннее состояние автомата на протяжении этого времени остаются неизменными. Обычно в абстрактной теории автоматов не интересуются поведением автомата в интервалах времени 6, а, считая, что переход автомата из одного внутреннего состояния в другое происходит мгновенно, рассматриваются лишь интервалы времени Т, каждый из которых сопоставляется с моментом времени ti. При этом может оказаться, что два соседнихтакта,определяемыхдвумя

последовательными моментами времени ti Ai+i, будет соответствовать одним и тем же состояниям входа. Это также является характерной чертой синхронных автоматов.

В асинхронных автоматах длительность интервала времени Т, неизменным состояние входа, является величиной переменной и определяется только моментами изменения состояния входа. Поэтому сколь продолжительным не был бы интервал времени, в течение которого сохраняется неизменным состояние входа, он будет восприниматься автоматом как один и тот же интервал, времени. Следовательно, двум последовательным интервалам времени л и A;+i всегда должны соответствовать различные состояния входа.

Обычно считают, что состояние входа асинхронного автомата может измениться лишь после того, как автомат перешел в определенное внутреннее состояние (рис. 3.2,6). Для этого требуется, чтобы выполнялось соотношение 7\пгп»Ттах, где - наименьший интервал времени, в течение которого сохраняется неизменным состояние входа. В связи с этим изменение внутреннего состояния автомата происходит при неизменном состоянии входа, так что одному и тому же интервалу времени Т может соответствовать несколько различных внутренних состояний. Поэтому интервал времени Т будет разделен на несколько тактов. Таким образом, переход к новому такту вызывается не только изменением состояния входа, но и изменением внутреннего состояния автомата. Такт, предшествующий моменту изменения состояния входа автомата, называют устойчивым. Такт, предшествующий моменту изменения внутреннего состояния автомата называют неустойчивым. Длительность неустойчивого такта определяется временем т перехода автомата из одного внутреннего состояния в другое и зависит

-пеус тончивши такт

Устойчивый

течение которого остается