Upload
others
View
14
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
MISKOLCI EGYETEM
Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet
Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
DIGITAacuteLIS AacuteRAMKOumlROumlK SZIMULAacuteCIOacuteJA Oktataacutesi segeacutedlet (javiacutetott eacutes bőviacutetett kiadaacutes)
Geacutepeacutesz informatikus anyagmeacuternoumlk automatizaacutelaacutesi geacutepeacutesz mechatronikai foumlldtudomaacuteny levegő tisztasaacuteg veacutedelem szakiraacutenyos eacutes villamos hallgatoacutek reacuteszeacutere
httpmazsolaiituni-miskolchu~gardus
Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus
Miskolc
2005
2
Tartalomjegyzeacutek
1 Vezeacuterleacutestechnikahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaibahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszereihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmakhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes keacutepzeacutesi szabaacutelyukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip44
9 Taacuteroloacuteelemek FF-okhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
10 Leacuteptetőregiszterekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
11 Hazaacuterd versenyhelyzethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip60
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip69
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informati-
kus hallgatoacutei reacuteszeacuterehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip81
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
3
Az alaacutebbi anyag szorosan kapcsoloacutedik az előadaacutesok teacutemakoumlreihez melyek megeacuterteacuteseacutehez elengedhetetlen az előadaacutesok laacutetogatottsaacutega
1 Vezeacuterleacutestechnika
A vezeacuterleacutes hataacuteslaacutenca nyiacutelt azaz a folyamat kimeneteacuteről visszacsatolaacutessal nem rendelkező iraacutenyiacutetaacutesi művelet A vezeacuterleacutes művelete uacutegy zajlik le hogy egy vagy toumlbb rendelkezeacutes hataacutesaacutera a vezeacuterlő berendezeacutes veacutegrehajtoacute jelei meghataacuterozott toumlrveacutenyszerűseacuteggel műkoumldtetik a veacutegrehajtoacute szerveket Az utoacutebbiak a moacutedosiacutetott jelek aacuteltal hatnak a vezeacuterelt szakaszban lezajloacute műszaki folyamatokra
A fenti aacutebra a vezeacuterleacutes hataacuteslaacutencaacutet szemleacutelteti
A vezeacuterlő berendezeacutes lehetseacuteges alternatiacutevaacutei a kronoloacutegiai sorrendet figyelembe veacuteve az alaacutebbiak lehetnek
bull eacuterintkezős releacutes logikaacutek
bull digitaacutelis (TTL CMOS) aacuteramkoumlroumlkkel kialakiacutetott huzalozott vezeacuterleacutesek
bull PLA FPLA PAL GAL aacuteramkoumlroumlkkel realizaacutelt haacuteloacutezatok
bull PLC-s PV-s eacutes PC-s (Programmable Controller) iraacutenyiacutetaacutesok
bull ceacutelorientaacutelt DSP-vel ill mikrokontrollerekkel műkoumldtetett folyamatok
bull mikroprocesszorokkal feleacutepiacutetett iraacutenyiacutetaacutesi rendszerek
4
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaiba
Eacuterintkező szimboacutelumok PLC-kneacutel leacutetradiagramos
programozaacutes moacutedszer eseteacuten
IGEN
jelkoumlvető
Zaacuteroacute
NEM
inverter
Bontoacute
Egyvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek
IGEN JELKOumlVETŐ JELMAacuteSOLOacute YES kapcsolat MSZ jelkeacutepe
2n
kombinaacutecioacutes
lehetőseacuteg
n bemenetek szaacutemaacutet jeloumlli
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV- taacutebla Eacuterintkezős realizaacutecioacute
A Indexszaacutemos alak
F12(A)=020+121
Idődiagram
mi A F 0 0 0 1 1 1 SW1
LIGHT1A+ -
F
0 11
5
NEM TAGADAacuteS INVERZIOacute NOT INVERTER MSZ jelkeacutepe
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV -taacutebla
01
1 21)( =AF
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW4
LIGHT1
+ _
A
F
Idődiagram
Keacutetvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek EacuteS AND kapcsolat (n = 2 a bemenetek minimaacutelis szaacutemaacutet jeloumlli) F2(AB) = AB = AB = A amp B = A ٨ B Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram
21 20 mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 0 1 A 2 13
mi A F 0 0 1 1 1 0
10 A 1
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
2
Tartalomjegyzeacutek
1 Vezeacuterleacutestechnikahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaibahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszereihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmakhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip30
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes keacutepzeacutesi szabaacutelyukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip32
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip44
9 Taacuteroloacuteelemek FF-okhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49
10 Leacuteptetőregiszterekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip55
11 Hazaacuterd versenyhelyzethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip57
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip60
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip69
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informati-
kus hallgatoacutei reacuteszeacuterehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip81
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip83
3
Az alaacutebbi anyag szorosan kapcsoloacutedik az előadaacutesok teacutemakoumlreihez melyek megeacuterteacuteseacutehez elengedhetetlen az előadaacutesok laacutetogatottsaacutega
1 Vezeacuterleacutestechnika
A vezeacuterleacutes hataacuteslaacutenca nyiacutelt azaz a folyamat kimeneteacuteről visszacsatolaacutessal nem rendelkező iraacutenyiacutetaacutesi művelet A vezeacuterleacutes művelete uacutegy zajlik le hogy egy vagy toumlbb rendelkezeacutes hataacutesaacutera a vezeacuterlő berendezeacutes veacutegrehajtoacute jelei meghataacuterozott toumlrveacutenyszerűseacuteggel műkoumldtetik a veacutegrehajtoacute szerveket Az utoacutebbiak a moacutedosiacutetott jelek aacuteltal hatnak a vezeacuterelt szakaszban lezajloacute műszaki folyamatokra
A fenti aacutebra a vezeacuterleacutes hataacuteslaacutencaacutet szemleacutelteti
A vezeacuterlő berendezeacutes lehetseacuteges alternatiacutevaacutei a kronoloacutegiai sorrendet figyelembe veacuteve az alaacutebbiak lehetnek
bull eacuterintkezős releacutes logikaacutek
bull digitaacutelis (TTL CMOS) aacuteramkoumlroumlkkel kialakiacutetott huzalozott vezeacuterleacutesek
bull PLA FPLA PAL GAL aacuteramkoumlroumlkkel realizaacutelt haacuteloacutezatok
bull PLC-s PV-s eacutes PC-s (Programmable Controller) iraacutenyiacutetaacutesok
bull ceacutelorientaacutelt DSP-vel ill mikrokontrollerekkel műkoumldtetett folyamatok
bull mikroprocesszorokkal feleacutepiacutetett iraacutenyiacutetaacutesi rendszerek
4
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaiba
Eacuterintkező szimboacutelumok PLC-kneacutel leacutetradiagramos
programozaacutes moacutedszer eseteacuten
IGEN
jelkoumlvető
Zaacuteroacute
NEM
inverter
Bontoacute
Egyvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek
IGEN JELKOumlVETŐ JELMAacuteSOLOacute YES kapcsolat MSZ jelkeacutepe
2n
kombinaacutecioacutes
lehetőseacuteg
n bemenetek szaacutemaacutet jeloumlli
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV- taacutebla Eacuterintkezős realizaacutecioacute
A Indexszaacutemos alak
F12(A)=020+121
Idődiagram
mi A F 0 0 0 1 1 1 SW1
LIGHT1A+ -
F
0 11
5
NEM TAGADAacuteS INVERZIOacute NOT INVERTER MSZ jelkeacutepe
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV -taacutebla
01
1 21)( =AF
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW4
LIGHT1
+ _
A
F
Idődiagram
Keacutetvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek EacuteS AND kapcsolat (n = 2 a bemenetek minimaacutelis szaacutemaacutet jeloumlli) F2(AB) = AB = AB = A amp B = A ٨ B Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram
21 20 mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 0 1 A 2 13
mi A F 0 0 1 1 1 0
10 A 1
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
3
Az alaacutebbi anyag szorosan kapcsoloacutedik az előadaacutesok teacutemakoumlreihez melyek megeacuterteacuteseacutehez elengedhetetlen az előadaacutesok laacutetogatottsaacutega
1 Vezeacuterleacutestechnika
A vezeacuterleacutes hataacuteslaacutenca nyiacutelt azaz a folyamat kimeneteacuteről visszacsatolaacutessal nem rendelkező iraacutenyiacutetaacutesi művelet A vezeacuterleacutes művelete uacutegy zajlik le hogy egy vagy toumlbb rendelkezeacutes hataacutesaacutera a vezeacuterlő berendezeacutes veacutegrehajtoacute jelei meghataacuterozott toumlrveacutenyszerűseacuteggel műkoumldtetik a veacutegrehajtoacute szerveket Az utoacutebbiak a moacutedosiacutetott jelek aacuteltal hatnak a vezeacuterelt szakaszban lezajloacute műszaki folyamatokra
A fenti aacutebra a vezeacuterleacutes hataacuteslaacutencaacutet szemleacutelteti
A vezeacuterlő berendezeacutes lehetseacuteges alternatiacutevaacutei a kronoloacutegiai sorrendet figyelembe veacuteve az alaacutebbiak lehetnek
bull eacuterintkezős releacutes logikaacutek
bull digitaacutelis (TTL CMOS) aacuteramkoumlroumlkkel kialakiacutetott huzalozott vezeacuterleacutesek
bull PLA FPLA PAL GAL aacuteramkoumlroumlkkel realizaacutelt haacuteloacutezatok
bull PLC-s PV-s eacutes PC-s (Programmable Controller) iraacutenyiacutetaacutesok
bull ceacutelorientaacutelt DSP-vel ill mikrokontrollerekkel műkoumldtetett folyamatok
bull mikroprocesszorokkal feleacutepiacutetett iraacutenyiacutetaacutesi rendszerek
4
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaiba
Eacuterintkező szimboacutelumok PLC-kneacutel leacutetradiagramos
programozaacutes moacutedszer eseteacuten
IGEN
jelkoumlvető
Zaacuteroacute
NEM
inverter
Bontoacute
Egyvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek
IGEN JELKOumlVETŐ JELMAacuteSOLOacute YES kapcsolat MSZ jelkeacutepe
2n
kombinaacutecioacutes
lehetőseacuteg
n bemenetek szaacutemaacutet jeloumlli
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV- taacutebla Eacuterintkezős realizaacutecioacute
A Indexszaacutemos alak
F12(A)=020+121
Idődiagram
mi A F 0 0 0 1 1 1 SW1
LIGHT1A+ -
F
0 11
5
NEM TAGADAacuteS INVERZIOacute NOT INVERTER MSZ jelkeacutepe
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV -taacutebla
01
1 21)( =AF
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW4
LIGHT1
+ _
A
F
Idődiagram
Keacutetvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek EacuteS AND kapcsolat (n = 2 a bemenetek minimaacutelis szaacutemaacutet jeloumlli) F2(AB) = AB = AB = A amp B = A ٨ B Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram
21 20 mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 0 1 A 2 13
mi A F 0 0 1 1 1 0
10 A 1
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
4
2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaiba
Eacuterintkező szimboacutelumok PLC-kneacutel leacutetradiagramos
programozaacutes moacutedszer eseteacuten
IGEN
jelkoumlvető
Zaacuteroacute
NEM
inverter
Bontoacute
Egyvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek
IGEN JELKOumlVETŐ JELMAacuteSOLOacute YES kapcsolat MSZ jelkeacutepe
2n
kombinaacutecioacutes
lehetőseacuteg
n bemenetek szaacutemaacutet jeloumlli
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV- taacutebla Eacuterintkezős realizaacutecioacute
A Indexszaacutemos alak
F12(A)=020+121
Idődiagram
mi A F 0 0 0 1 1 1 SW1
LIGHT1A+ -
F
0 11
5
NEM TAGADAacuteS INVERZIOacute NOT INVERTER MSZ jelkeacutepe
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV -taacutebla
01
1 21)( =AF
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW4
LIGHT1
+ _
A
F
Idődiagram
Keacutetvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek EacuteS AND kapcsolat (n = 2 a bemenetek minimaacutelis szaacutemaacutet jeloumlli) F2(AB) = AB = AB = A amp B = A ٨ B Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram
21 20 mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 0 1 A 2 13
mi A F 0 0 1 1 1 0
10 A 1
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
5
NEM TAGADAacuteS INVERZIOacute NOT INVERTER MSZ jelkeacutepe
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV -taacutebla
01
1 21)( =AF
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW4
LIGHT1
+ _
A
F
Idődiagram
Keacutetvaacuteltozoacutes logikai alapfuumlggveacutenyek EacuteS AND kapcsolat (n = 2 a bemenetek minimaacutelis szaacutemaacutet jeloumlli) F2(AB) = AB = AB = A amp B = A ٨ B Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram
21 20 mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 0 1 A 2 13
mi A F 0 0 1 1 1 0
10 A 1
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
6
Az EacuteS fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők soros kapcsolaacutesa
SW1 SW2
LIGHT1
+ _
A B
F
Indexszaacutemos alak
F 28 (AB) = 123
VAGY OR kapcsolat
F2(AB) = AVB = A + B KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram Kombinaacutecioacutes taacutebla
SW1
SW2
LIGHT1A
B
F
+ _
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
Tehaacutet a VAGY fuumlggveacuteny zaacuteroacute eacuterintkezők paacuterhuzamos kapcsolaacutesa
Indexszaacutemos alak
F 214 (AB) = 121 + 122 + 123
NEM EacuteS NEacuteS NOT AND NAND kapcsolat _____ F2(AB) = A amp B A De Morgan azonossaacutegok BA + = A Bsdot logikai oumlsszeg tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai szorzataacuteval BABA +=sdot a logikai szorzat tagadottja egyenlő a bemeneti vaacuteltozoacutek tagadottjaacutenak logikai oumlsszegeacutevel
mi A B F 0 0 0 0 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 1
B 0 11 A 12 13
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
7
Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla MSZ jelkeacutep
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1 3 1 1 0
B 10 11 A 12 3
Idődiagram Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
LIGHT1A
B F
+ _
Indexszaacutemos alak F 2
7 (AB) = 120 + 121 + 122 NEM VAGY NOT OR NVAGY NOR kapcsolat Idődiagram F2(AB) = BA + = A amp B
KV taacutebla
MSZ jelkeacutep
Indexszaacutemos alak F 2
1 (AB) = 120
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1SW2 LIGHT1
+ _A B
F
ANTIVALENCIA kizaacuteroacute VAGY XOR EXCLUSIVE OR EXOR alternatiacutev kapcsolaacutes (a villanyszerelők aacuteltal hasznaacutelatos elnevezeacutes) F2(AB) = AoplusB = BABA +
mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 0
B 10 1 A 2 3
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
8
Kombinaacutecioacutes taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram KV taacutebla
mi A B F
0 0 0 0
1 0 1 1
2 1 0 1
3 1 1 0
B 1 A 1
Indexszaacutemos alak F2
6 (AB)=120+122
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2 SW3
SW4
LIGHT1
A B
A B
F
+ _
EKVIVALENCIA EXCLUSIVE NOR EXNOR azonossaacuteg F2(AB) =AסB=AB+ BA KV taacutebla MSZ jelkeacutep Idődiagram mi A B F 0 0 0 1 1 0 1 0 2 1 0 0 3 1 1 1
B 1 A
1
Indexszaacutemos alak F 2
9 (AB) = 120 + 123 Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1 SW2
SW3 SW4 LIGHT1
+ _A B
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
9
INHIBIacuteCIOacute (tiltaacutes) nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
4 (AB) = A amp B IMPLIKAacuteCIOacute nem kommutatiacutev logikai művelet _ F2
11 (AB) = A + B Minden fuumlggveacutenyhez tartozik egy maacutesik duaacutelis fuumlggveacuteny amely csak abban teacuter el hogy benne az AND eacutes az OR műveletek fel vannak csereacutelve Keacutet fuumlggveacuteny akkor inverze egymaacutesnak ha azonos bemeneti vaacuteltozoacute eacuterteacutekeihez tartozoacute fuumlggveacuteny eacuterteacutekei egymaacutes negaacuteltjai Peacutelda Duaacutelis paacuterok Inverz paacuterok _____ A amp B rarr A+B A ampB rarr A amp B Az INHIBIacuteCIOacute eacutes az IMPLIKAacuteCIOacute fuumlggveacutenyek feliacuterhatoacutek az AND OR eacutes az INVERZIOacute műveleteivel
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
10
Az alaacutebbi haacuteloacutezatok az egy-eacutes minimaacutelisan keacutet logikai bemeneti vaacuteltozoacutes alap kapuaacuteramkoumlroumlk műkoumldeacuteseacutet szemleacuteltetik
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
JELMAacuteSOLOacute (JELKOumlVETŐ) GATE
U1
U3
U4
U5
U7
U8U2
INVERTER GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U6 U7
U8
AND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
OR GATE
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
11
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NAND GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
NOR GATE
U1 U2
U3
U4
U5
U7
U8
U6
EXOR GATE
Az Igen Nem And Or Nand Nor eacutes Exorsch kiterjeszteacutesű file-ok műkoumldeacutesben is nyomon koumlvethetők A kapuaacuteramkoumlroumlk bemeneteit a vezeacuterleacutesi aacutellapotoknak megfelelően bdquo1 ill 2rdquo bites JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacutek vezeacuterlik automatikusan a műkoumldeacutesuumlk elsajaacutetiacutetaacutesaacutenak megkoumlnnyiacuteteacutese ceacuteljaacuteboacutel
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
12
3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszerei - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat - KV taacutebla - teljes diszjunktiacutev normaacutel alak - mintermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedon - EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - releacutes (vagy eacuterintkezős) EacuteSVAGY (ANDOR) haacuteloacutezat - NANDNAND haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - teljes konjunktiacutev normaacutel alak - maxtermes megadaacutesi moacutedszer - egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer - VAGYEacuteS (ORAND) MSZ jelkeacutepekkel haacuteloacutezat - VAGYEacuteS (ORAND) haacuteloacutezat releacutekkel - NORNOR haacuteloacutezat MSZ jelkeacutepekkel - idődiagram - felcsereacutelt bemeneti vaacuteltozoacutejuacute megadaacutesi moacuted [F3
212(CBA)] Feladat hataacuterozzuk meg az F3
212 (A B C) fuumlggveacutenyt a feni megadaacutesi moacutedok szerint F3
212 (ABC) Kombinaacutecioacutes taacutebla KV-taacutebla
212 0 106 0 53 1 26 0 13 1 6 0 3 1 1 1 0
212 (10) = 11010100 (2) 22 21 20 mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 1 3 0 1 1 0 4 1 0 0 1 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 1 1 1 1
B(2) 0 1 3 12
A(4) 14 5 17 16
C(1)
Teljes diszjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi EacuteS kapcsolat (minterm) VAGY kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo1rdquo-est tartalmaz a fuumlggveacuteny _ _ _ _ _ F 3
212 (AB) = ABC + ABC + ABC + ABC A fenti fuumlggveacuteny a 212(10) szaacutem teljes diszjunktiacutev normaacutel alakja
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
13
ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
LIGHT1
ge1
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
ANDOR haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa eacuterintkezőkkel (releacute kontaktusokkal)
SW1 SW2
SW3
SW4 SW5 SW6
SW7 SW8
SW9
LIGHT1
A B C
F
+
_
Morzeacutesiacuteteacutes szuumlkseacuteges eacutes eleacutegseacuteges felteacutetele az hogy a haacuteloacutezat tartalmazza ugyanazon releacute zaacuteroacute eacutes bontoacute eacuterintkezőjeacutet eacutes legyen koumlzoumlsiacutethető pontjuk F 3
212 (ABC) = m2 + m4 + m6 + m7 mintermes megadaacutesi moacutedszer
F 3212 (ABC) = Σ (2467) egyszerűsiacutetett mintermes megadaacutesi moacutedszer
(aacuteltalaacuteban a gyakorlat ezt hasznaacutelja) NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesval indulunk ki a diszjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
14
=
F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp
NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
amp
U5F
_A
B_CA_
B_CA
B
C
A
B_C
Peacutelda Realizaacuteljuk NAND elemekkel a legegyszerűbb alakban az alaacutebbi keacutet fuumlggveacutenyt F= A B F= A +B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak annyi elemi VAGY kapcsolat (maxterm) EacuteS kapcsolata ahaacuteny logikai bdquo0rdquo-aacutet tartalmaz a fuumlggveacuteny KV taacutebla B
Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
C F 3212 )(amp)(amp)()( CBACBACBACBA ++++++= amp
)(amp CBA ++
00 01 03 2 A 4 05 7 6
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
15
F 3212 =+++= CBABCACABCBACBA )(
)(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++= _ A konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacuteny feliacuteraacutesa az ( 1 = 0 ) Boole algebrai szabaacutelyboacutel kiindulva az hogy amelyik vaacuteltozoacuteban benne van abban nincs benne valamint amelyik vaacuteltozoacuteban nincs benne abban benne van ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1 12
ge1
U1 4075
ge1
U2 4075
ge1
U3 4075
ge1
U4 4075
amp
U5 SN7421F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat
SW-SPDT1
SW-SPDT2
SW-SPDT3
SW-SPDT4
SW-SPDT5
SW-SPDT6
SW-SPDT7
SW-SPDT8
SW-SPDT9
SW-SPDT10
SW-SPDT11
SW-SPDT12 Light1
A
B
C
+
F-
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a konjunktiacutev alakuacute fuumlggveacutenyből indulunk ki a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval melyet az alaacutebbiak mutatjaacutek =
F 3212 = )(amp)(amp)(amp)( CBACBACBACBA ++++++++ =
= )()()()( CBACBACBACBA +++++++++++
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
16
A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7427
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7427
ge1
U4 SN7427
ge1
U5 4002F
A
B
C
AB
_CA_
B_C_A
B_C
Maxtermes megadaacutesi moacutedszer A keresett maxterm szaacutem uacutegy hataacuterozhatoacute meg hogy a maximaacutelis mi-szaacutemboacutel kivonjuk a keresett maxtermszaacutemot majd a keresett maxterm abban a mi-ben talaacutelhatoacute (pl M2 haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben az m7 ndash M2 = m5 tehaacutet az M2-es maxterm az m5 ndashoumls mintermben talaacutelhatoacute)
B 7
00
6
01
4
03
0
2 A
3
4
2
05
0
7
1
6 C
F 3212 (ABC) = M2 amp M4 amp M6 amp M7 B
uarr Maxtermes megadaacutesi moacutedszer
Egyszerűsiacutetett maxtermes megadaacutesi moacutedszer (a gyakorlatban aacuteltalaacuteban ez hasznaacutelatos) F 3
212 (ABC) = Π (2467) Haacuterom vaacuteltozoacutes (ABC) logikai fuumlggveacutenyek mintermjei eacutes maxtermjei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek F(A B C) m0 = CBA M0 = CBA ++ m1 = CBA M1 = CBA ++ m7 = A B C M7 = A + B + C
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
17
Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer
3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)
Idődiagram
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
18
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U1
U8
U12
U13
U14
U15
VP4
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes diszjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ANDOR realizaacutecioacuteja
U2 U3 U4U5
U6
U7
U9U10
U11
U18 U19 U20
VP2
VP1
VP3
U15
VP4U1
U8
U12
U13
U14
ABC
20 21 22
A fuumlggveacuteny teljes konjunktiacutev normaacutel alakjaacutenak ORAND realizaacutecioacuteja
Az ANDOR eacutes az ORAND haacuteloacutezatok műkoumldeacutes koumlzben is szimulaacuteljaacutek az F3212 (A B C)
logikai fuumlggveacutenyt
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
19
T
Idocirc [s]000 200u 400u 600u 800u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
Az F3
212 (A B C) logikai fuumlggveacuteny teacutenyleges idődiagramja Keacuterdeacutes van-e vagy vannak-e olyan fuumlggveacutenyek ahol a mi szaacutemok megegyeznek a Mi szaacutemokkal Ha igen (peacutelda) eacutes ha nem mieacutert Peacutelda a fenti keacuterdeacutes magyaraacutezataacutera vaacutelasz veacutegtelen sok ilyen logikai fuumlggveacuteny van
sum (1357) (1357)
F mi Mi 0 0 7 1 1 6 0 2 5 1 3 4 0 4 3 1 5 2 0 6 1 1 7 0
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
20
Peacutelda
3186F (ABC) = 121+ 123+124+125+127
186 0 93 1 46 0 23 1 11 1 5 1 2 0 1 1 Teljes konjunktiacutev normaacutel alak
3186F (ABC) = )(amp)amp)( CBACBACBA ++++++
mi A B C F 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 3 0 1 1 1 4 1 0 0 1 5 1 0 1 1 6 1 1 0 0 7 1 1 1 1
B 0 11 13 2 A 14 15 17 6 C
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
21
4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesa Lehetseacuteges alternatiacutevaacutek - algebrai uacutet ( Boole algebrai azonossaacutegok alapjaacuten ) - grafikus uacutet ( KV ) taacuteblaacuten maximum hat vaacuteltozoacuteig - numerikus moacutedszer (Quine amp Mc Cluskey) Algebrai egyszerűsiacuteteacutes Az egyszerűsiacuteteacutes ceacutelja - minimalizaacutelt kapuszaacutem (IC tok)
2F ABBABABABA +++=)( - kevesebb releacute eacuterintkező = A amp ( B +B) + A amp ( B +B) = A +A = 1 - kisebb a meghibaacutesodaacutes lehető- seacutege 1 1 - koumlnnyebb javiacutethatoacutesaacuteg
2F (AB) = Aamp (A+B) = AA+AB = A(1+B) = A - olcsoacutebb a kivitelezeacutes _ _ _ 1_ A+B+Aoplus B=A+B+AB+AB= A(1+B) + B(1+A) = A+B
Karnaugh-Veitch (KV) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes diszjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 1-el jeloumlt helyeiből indulunk ki konjunktiacutev alakban a fuumlggveacuteny 0-val jeloumllt helyeiből indulunk ki Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek lefedeacutesek A KV- taacutebla a szimmetria tengelyeacutere ha keacutepzeletben oumlsszehajtanaacutenk akkor a szomszeacutedos mintermek (bdquo1rdquo) vagy maxtermek (bdquo0rdquo) lefedhetők egy koumlzoumls toumlmbbel Mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket alakiacutetjuk ki a legegyszerűbb alak kialakiacutetaacutesaacutenak eacuterdekeacuteben valamint ha nem teljesen specifikaacutelt a logikai fuumlggveacuteny azaz ha x-eket is tartalmaz akkor a lehető legnagyobb toumlmboumlk kialakiacutetaacutesaacutehoz ezeket is bevonjuk a toumlmboumlsiacuteteacutesbe Termeacuteszetesen kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk mivel ezek koumlzoumlmboumlsek a bemeneti vaacuteltozoacutek lehetseacuteges kombinaacutecioacuteitoacutel Peacuteldaacutek lehetseacuteges lefedeacutesekre keacutet eacutes haacuterom vaacuteltozoacute eseteacuteben
ABBABABA =+=+ )(amp 1 1
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
22
bdquo1rdquo C CA C Redundaacutens elem (koumlzoumlmboumls) a kimenet fuumlggetlen a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteitoacutel Jeloumlleacutese x Valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacute tartalma Azok a fuumlggveacutenyek amelyek x-et is tartalmaznak nem teljesen specifikaacuteltak (nem teljesen hataacuterozottak) Grafikus egyszerűsiacuteteacutes leacutepeacutesei
1 KV taacuteblaacuten aacutebraacutezoljuk a fuumlggveacutenyt (ha x elemet is tartalmaz azt is aacutebraacutezoljuk x-keacutent) redundaacutens minden szomszeacutedos 1-el jeloumllt mi-ket koumlzoumls toumlmbbeacute kell oumlsszevonnunk 0-val jeloumllt Mi-ket mindig a lehető legnagyobb toumlmboumlket kell elkeacutesziacutetenuumlnk a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterekeacuteben Toumlmboumlsiacuteteacutesbe az x-ket is belevonjuk a lehető legnagyobb toumlmboumlk elkeacutesziacuteteacuteseacutehez a legegyszerűbb alak leacutetrehozaacutesa eacuterdekeacuteben Kuumlloumln x-eket nem toumlmboumlsiacutetuumlnk ( bdquo1rdquo mi-n bdquo0rdquo Mi-n ) Minden bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutet (mintermet maxtermet) legalaacutebb 1-szer 1 hurokkal le kell fedni Azok a cellaacutek amin csak 1 hurok megy keresztuumll jeloumlljuumlk meg egy ponttal eacutes ezt neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutesnak nevezzuumlk ami a fuumlggveacuteny megvaloacutesiacutetaacutesaacutehoz elengedhetetlen
A neacutegyvaacuteltozoacutes KV taacutebla mintermjeinek az elhelyezkedeacutese
C2
0 1 3 2 4 5 7 6 12 13 15 14 B4 A8 8 9 11 10 D1
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
23
Feladat minimalizaacuteljuk az alaacutebbi fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban
F(ABCD)=Σ(0234810111415)+Σx(11213) A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket realizaacuteljuk EacuteSVAGY (MSZ jelkeacutepekkel) eacuterintkezős eacutes NANDNAND haacuteloacutezatokkal a konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket pedig VAGYEacuteS eacuterintkezős eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal Lehetseacuteges toumlmboumlsiacuteteacutesek
F(ABCD)= ACBADC ++
F(ABCD)= CBACDC ++
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
24
F(ABCD)= CBABDC ++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1 SW2
SW3SW4
SW5 SW6
LIGHT2
A B C D
F
EacuteSVAGY megvaloacutesiacutetaacutes
ampU1 SN7408
ampU2 SN7408
ampU3 SN7408
ge1
U4 4075 LIGHT1 12
_C
_D
_A
_B
A
C
F
NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
25
ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel
LIGHT1
ampU1
ampU2
ampU3
ampU4
_C
_D
_A
_B
A
C
F
Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki
F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++
Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes
SW1
SW2
SW4
SW5
SW6
LIGHT2
A
B
C
D
F
C
-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
26
VAGYEacuteS realizaacutecioacute
ge1
U1 SN7432
ge1
U2 4075
ampU3 SN7408 LIGHT1 12
C
_D
A
_B_C
F
A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon
)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal
LIGHT1 12
ge1
U1 SN7402
ge1
U2 SN7427
ge1
U3 SN7402
C
_D
A
_B_C
F
A lenti keacutet haacuteloacutezat az F(A B C D) = sum (0 2 3 4 8 10 11 14 15) + sumx (1 12 13) fuumlggveacuteny ANDOR eacutes ORAND realizaacutecioacuteit tartalmazza a műkoumldeacutest szimulaacuteloacute idődiagrammal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U11
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
U15
ABCD
20 21 22 23
A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ANDOR realizaacutecioacuteja
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
27
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7
U8U9
U10
U16
U17 U18 U19 U20
VP1VP2
VP3
VP5
VP4
U12
U13
U14
ABCD
20 21 22 23
A konjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett fuumlggveacuteny ORAND realizaacutecioacuteja
T
Idocirc [s]000 500u 1000u 1500u 2000u
VP1
L
H
VP2
L
H
VP3
L
H
VP4
L
H
VP5
L
H
Az alaacutebbi siacutekbeli KV-taacuteblaacutek az oumlt ill hat vaacuteltozoacutes fuumlggveacutenyek elrendezeacutest szemleacuteltetik Oumlt vaacuteltozoacutes F (A B C D E ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese D m15 m8 m24 C B A C m16 E m31
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
28
Suacutelyozaacutesa 16 8 4 2 1 A B C D E Hat vaacuteltozoacutes F (A B C D E F ) logikai fuumlggveacuteny siacutekbeli KV taacuteblaacutejaacutenak elrendezeacutese peremezeacutese E D m11 m15 m16 C B A C m63 m32 F F Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Szinteacuten hat vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacuteny KV taacuteblaacutejaacutenak az elrendezeacuteseacutet szemleacutelteti az alaacutebbi aacutebra C E E D m8
A F F F F B m63 m32 m38
Suacutelyozaacutesa 32 16 8 4 2 1 A B C D E F Megjegyzeacutes a grafikus eljaacuteraacutes maximaacutelisan 6 vaacuteltozoacuteig hasznaacutelhatoacute
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
29
EKVIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3(ABC)=Σ(06)
_ _ _ _ _ _ _ F3 (ABC) = ABC + ABC = Camp (AB + AB) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
ANTIVALENCIA egyszerűsiacuteteacutesi moacutedszer F3 (ABC)=sum(35)
_ _ _ _ F3=(ABC) = ABC + ABC = C amp (AB + AB) = C amp (A oplus B) Megvaloacutesiacutetaacutes MSZ jelkeacutepekkel
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
30
5 Koacutedolaacutesi alapfogalmak
- koacuted keacutet kuumlloumlnboumlző szimboacutelumhalmaz egyeacutertelmű egymaacuteshoz rendeleacutese - szimboacutelumhalmaz binaacuteris koacuted eseteacuten 01 - koacutedszoacute szimboacutelumok meghataacuterozott szorzata - koacutedolaacutest a koacutedoloacute aacuteramkoumlr (Encoder) veacutegzi - dekoacutedolaacutest a dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (Decoder) veacutegzi - az informaacutecioacutemennyiseacuteg (H) egyseacutege bitszimboacutelum
(maacutes elnevezeacutesben a rendszer entroacutepiaacuteja)
Valoacutesziacutenűseacuteg (p) kedvező esetek szaacutemaoumlsszes esetek szaacutema p=kn
Hmax=sum=
n
i 1
pi log2pi1 Shannon toumlrveacutenye meacuterteacutekegyseacutege bitszimboacutelum
- redundancia x valamely uumlzenetforraacutes ki nem hasznaacutelt informaacutecioacutetartalma - a rendszer max entroacutepiaacuteja
R=Hmax-H
- relatiacutev redundancia
Rrel=max
maxH
HH minus 100
- Hamming taacutevolsaacuteg keacutet koacutedszoacute koumlzoumltt annyi amennyivel meg kell vaacuteltoztatni a
maacutesodikat hogy az előzőt kapjuk pl
101 100 H=1
- paritaacutesbit (ellenőrző bit) ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteros a paritaacutes 0 ha a koacutedszoacuteban az 1-ek szaacutema paacuteratlan a paritaacutes 1
Koacutedszoacute P
1100 0 1101 1
Az informaacutecioacute aacutetvitele aacutetviteli csatornaacuten keresztuumll toumlrteacutenik
ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg VEVŐ informaacutecioacutet fogadoacute egyseacuteg
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
31
keacutetiraacutenyuacute adataacutetvitel eseteacuten modem
sorosa koacutedszavak egymaacutest koumlvetően keruumllnek aacutetvitelre - az aacutetviteli csatorna lehet paacuterhuzamos a koacutedszavak egyidejűleg keruumllnek aacutetvitelre
Az adataacutetvitel lehet
- szinkron uumlzemű egyidejűleg toumlrteacutenik meg a koacutedszoacute tovaacutebbiacutetaacutesa blokkokban - aszinkron uumlzemű START eacutes STOP bitekkel egeacuteszuumll ki a koacutedszoacute eacutes az aacutetvitel egymaacutest
koumlvetően toumlrteacutenik STOP bit aacuteltalaacuteban 2 bit hosszuacutesaacuteguacute START bit 1 bit hosszuacutesaacuteguacute
AM amplitudoacute modulaacutelt jel FM frenkvencia modulaacutelt jel
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
32
6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes a keacutepzeacutesi szabaacutelyuk A BINAacuteRIS koacuted 2 hatvaacutenyai szerint keacutepezhető az alaacutebbi moacutedon Peacutelda 65(10) szaacutem feliacuteraacutesa binaacuteris szaacutemrendszerben
64 32 16 8 4 2 1 1 0 0 0 0 0 1 - NBCD - STIBITZ
- AIKEN - GRAY
- JOHNSON
- Hexadecimaacutelis
NBCD koacuted normaacutel BCD koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 0-9-ig 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van
142(10) =1 0100 0010(NBCD)
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
33
STIBITZ koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya Keacutepzeacutesi szabaacutelya N+3 binaacuteris 10 db koacutedszoacute keacuteszlete van 0-9-ig
142(10)=100 0111 0101(STIBITZ)
AIKEN koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya JOHNSON koacuted keacutepzeacutese 4biten N=4-ig binaacuteris N=5-9-ig N+6 binaacuteris 10 koacutedszoacuteboacutel aacutell 0-9
Keacutepzeacutese 5 biten
145(10)=1 0100 1011(AIKEN)
I mi A B C D 0 1 2 0 3 0 0 1 1 1 4 0 1 0 0 2 5 0 1 0 1 3 6 0 1 1 0 4 7 0 1 1 1 5 8 1 0 0 0 6 9 1 0 0 1 7 10 1 0 1 0 8 11 1 0 1 1 9 12 1 1 0 0
13 14 15
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 0 0 1 1 3 7 0 1 1 1 4 15 1 1 1 1 5 14 1 1 1 0 6 12 1 1 0 0 7 8 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 6 7 8 9 10 5 11 1 0 1 1 6 12 1 1 0 0 7 13 1 1 0 1 8 14 1 1 1 0 9 15 1 1 1 1
A B C D E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
34
A GRAY koacuted keacutepzeacutesi szabaacutelya 4 biten
Hexadecimaacutelis koacuted Peacutelda
Suacutelyozaacutes 80 40 20 10 8 4 2 1 1 1 0 0 1 0 1 1 C B
mi I A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 3 2 0 0 1 1 2 3 0 0 1 0 6 4 0 1 1 0 7 5 0 1 1 1 5 6 0 1 0 1 4 7 0 1 0 0 12 8 1 1 0 0 13 9 1 1 0 1 15 10 1 1 1 1 14 11 1 1 1 0 10 12 1 0 1 0 11 13 1 0 1 1 9 14 1 0 0 1 8 15 1 0 0 0
I mi A B C D 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 2 2 0 0 1 0 3 3 0 0 1 1 4 4 0 1 0 0 5 5 0 1 0 1 6 6 0 1 1 0 7 7 0 1 1 1 8 8 1 0 0 0 9 9 1 0 0 1 A 10 1 0 1 0 B 11 1 0 1 1 C 12 1 1 0 0 D 13 1 1 0 1 E 14 1 1 1 0 F 15 1 1 1 1
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
35
Feladat tervezzuumlk meg azt a kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatot (koacutedaacutetalakiacutetoacutet) amit az alaacutebbi seacutema szemleacuteltet
A koacutedaacutetalakiacutetoacute tervezeacuteseacutenek menete
bull kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele bull logikai fuumlggveacutenyek diszjunktiacutev alakban valoacute egyszerűsiacuteteacutese bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa NANDNAND haacuteloacutezattal bull az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyek realizaacutelaacutesa eacuterintkezős haacuteloacutezattal
A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezat a koacutedaacutetalakiacutetaacutest 0-8-ig valoacutesiacutetsa meg Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele
Redundaacutens mi-k 8 9 1011 13 14 15 A fuumlggveacutenyek leolvasaacutesa a mi szaacutemok szerint toumlrteacutenik
A koacutedaacutetalakiacutetoacute diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett logikai fuumlggveacutenyeinek NANDNAND alakja
BDBCBDBCX amp=+=
BCDBBCDBY amp=+=
8 4 2 1 mi I A B C D X Y Z K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 0 1 0 2 2 3 0 0 1 0 0 0 1 1 3 6 4 0 1 1 0 0 1 0 0 4 7 5 0 1 1 1 1 0 1 1 5 5 6 0 1 0 1 1 1 0 0 6 4 7 0 1 0 0 1 1 0 1 7 12 8 1 1 0 0 1 1 1 0 8
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
36
CBCDACBCDAZ ampamp=++=
DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
X
B
_C
B
D
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
37
ampU1 SN7400
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400 LIGHT1 12
B
B
Y_D
_C
LIGHT1 12
ampU2 SN7400
ampU3 SN7400
ampU4 SN7410
ZC
D
_B
C
_A
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
38
amp
U1 SN7413
ampU2 SN7410
ampU3 SN7410
ampU4 SN7410
amp
U5 SN7413 LIGHT1 12K
_A
B_C_D_B_C
D
B
C
D_B
C
_D
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
39
Eacuterintkezős realizaacutecioacute
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7 SW8
SW9SW10
SW11LIGHT1
LIGHT2
LIGHT3
A B C DX
Y
Z
SW1 SW2 SW3 SW4
SW5 SW6 SW7
SW8 SW9 SW10
SW11 SW12 SW13
LIGHT4
K
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
40
U25
U29
U31
U35
U39 U40 U41
U42
U43
U44
U46
U47
U50
U51
U54U26
U27
U28
U30
U32
U33
U34
U36
U37
U38
U45
U48
U49
U52
X Y Z K
A fenti haacuteloacutezat szimulaacutecioacutejaacuteval a GRAYAIKEN koacutedaacutetalakiacutetoacute 0-8-ig műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
41
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
U11
U16
U17
U18 U19
U20
U21
U22
U23
U24
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
GRAY koacutedgeneraacutetor 0-8-ig
A fenti haacuteloacutezat a bemeneti GRAY koacutedot generaacutelja 0-8-ig ami a koacutedaacutetalakiacutetoacute automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutet teszi lehetőveacute
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
42
7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri jellemzői Az alaacutebbiakban a logikai egyseacutegek aacuteramkoumlri leiacuteraacutesaacutenaacutel hasznaacutelt fontosabb fogalmakat ismertetjuumlk Ezek
a) logikai szintek b) fan ndash out (FO) c) fan ndash in (FI) d) jelterjedeacutesi idő (tpd) e) zavarveacutedettseacuteg f) disszipaacutecioacute g) karakterisztikaacutek
a) Az elektronikus digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben a 0 eacutes 1 logikai eacuterteacutekeket hordozoacute fizikai jellemző leggyakrabban a feszuumlltseacuteg A logikai szintekhez rendelt feszuumlltseacuteg eacuterteacutekeket logikai szinteknek nevezzuumlk Az aacuteramkoumlroumlk kimeneteacuten az alkatelemek szoacuteraacutesa eacutes a vaacuteltozoacute koumlrnyezeti felteacutetelek ( hőmeacuterseacuteklet terheleacutes taacutepfeszuumlltseacuteg) miatt a logikai eacuterteacutekekhez tartozoacute feszuumlltseacuteg kisebb-nagyobb meacuterteacutekben kuumlloumlnboumlzik A logikai IGEN szint neacutevleges eacuterteacutekeacutet U1-gyel a felső hataacuteraacutet U 1
- mal
alsoacute hataacuteraacutet 1U -mal jeloumlljuumlk A NEM szint aacutetlagos eacuterteacutekeacutet U0-val a felső hataacuteraacutet 0U -mal alsoacute hataacuteraacutet pedig 0U -mal jeloumlljuumlk Megjegyezzuumlk hogy az aktiacutev aacuteramkoumlroumlkneacutel a bemeneten szeacutelesebb tartomaacutenyt engeduumlnk meg mint a kimeneten Ez az aacuteramkoumlroumlk zavarveacutedettseacutegeacutet biztosiacutetja Az aacuteramkoumlri leiacuteraacutesokban a pozitiacutevabb logikai feszuumlltseacutegszintet magas (high H) a negatiacutevabb feszuumlltseacutegszintet alacsony (lowL) szintnek is szokaacutes nevezni Pozitiacutev logikaacuteroacutel beszeacuteluumlnk ha az IGEN szintet a pozitiacutevabb feszuumlltseacuteghez rendeljuumlk meacuteg negatiacutev logika eseteacuten az IGEN szintet negatiacutevabb feszuumlltseacuteg reprezentaacutelja A gyakorlatban rendszerint a nagyobb abszoluacutet eacuterteacutekű feszuumlltseacutegszinthez rendelik az 1 logikai eacuterteacuteket A logikai 0-aacutet toumlbbnyire a 0 V-hoz rendelik A logikai eacuterteacuteket meghataacuterozott eacuterteacutekű feszuumlltseacutegtartomaacuteny ill meghataacuterozott amplituacutedoacutejuacute impulzus jelenleacutete vagy hiaacutenya reprezentaacutelhatja Előbbit sztatikus utoacutebbit dinamikus megjeleniacuteteacutesi formaacutenak nevezzuumlk b) Mivel az egyes logikai egyseacutegek bemeneti impedanciaacuteja veacuteges eacuterteacutekű a bemenetek a vezeacuterlő fokozat szaacutemaacutera terheleacutest jelentenek Megaacutellapodaacutesszerűen a maghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacutebe befolyoacute aacuteramot pozitiacutev iraacutenyuacute miacuteg a meghajtoacute aacuteramkoumlr kimeneteacuteből a terheleacutesbe folyoacute aacuteramot negatiacutev iraacutenyuacute terhelő aacuteramnak tekintjuumlk A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
az egyes egyseacutegek bemenetei hasonloacute feleacutepiacuteteacutesűek iacutegy azonos nagysaacuteguacute terheleacutest jelentenek Ezt a leggyakrabban előforduloacute aacuterameacuterteacuteket egyseacutegterheleacutesnek nevezzuumlk Az egyseacutegek kimenetei az előiacutert specifikaacutecioacutet csak megengedett nagysaacuteguacute terhelő aacuteramok eseteacuten teljesiacutetik A megengedett terhelő aacuteram eacutes az egyseacutegterheleacutes aacuteramaacutenak haacutenyadosaacutet dc fan ndash out-nak (egyenaacuteramuacute terhelhetőseacuteg ) nevezzuumlk A dc fan-out tehaacutet azt adja meg hogy egy kimenet haacuteny bemenetet vezeacuterelhet A bemenetek terhelő kapacitaacutesa a meghajtoacute aacuteramkoumlroumlk jelterjedeacutesi idejeacutet noumlveli Ezeacutert neacutehaacuteny aacuteramkoumlri rendszerben kuumlloumln definiaacuteljaacutek az un ac fan ndash out eacuterteacutekeacutet mely
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
43
megadja azon vezeacuterlő bemenetek szaacutemaacutet amelyneacutel a specifikaacutelt kapcsolaacutesi idők meacuteg biztosan teljesuumllnek c) Fan-in alatt azt a szaacutemot eacutertjuumlk amely megadja hogy haacuteny kuumlloumlnboumlző informaacutecioacutes bemenet aacutell rendelkezeacutesre a kimenet befolyaacutesolaacutesaacutera d) A digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk a logikai funkcioacutekat egy bizonyos időkeacuteseacutessel realizaacuteljuk Az aacuteramkoumlroumlk műkoumldeacutesi sebesseacutegeacuteről a jelterjedeacutesi idő ad felvilaacutegosiacutetaacutest A terjedeacutesi idő a kimenet megvaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutese a vaacuteltozaacutest előideacutező bemeneti jelhez keacutepest A kimenet 1rarr 0 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacutesi idejeacutet lefutaacutesi keacuteseacutesnek mondjuk eacutes tpd0-val jeloumlljuumlk Hasonloacutekeacuteppen a kimenet 0rarr1 vaacuteltozaacutesaacutenak keacuteseacuteseacutet felfutaacutesi keacuteseacutesnek nevezzuumlk eacutes tpd1-gyel jeloumlljuumlk Terjedeacutesi idő alatt a keacutet keacuteseacutesi idő aacutetlagaacutet eacutertjuumlk
2
01 pdpdpd
ttt
+=
A logikai aacuteramkoumlroumlkneacutel a terjedeacutesi időt a komparaacutelaacutesi szint (UK) eleacutereacuteseacuteneacutel meacuterik Komparaacutelaacutesi szint alatt azt a feszuumlltseacuteget eacutertik amelynek eleacutereacutesekor az aacuteramkoumlr aacutetvaacutelt maacutesik aacutellapotba
Az aacuteramkoumlroumlknek a zavaroacute jelekkel szembeni eacuterzeacuteketlenseacutegeacutet zavarveacutedettseacutegnek nevezzuumlk A zavarveacutedettseacuteget a hibaacutes műkoumldeacutest meacuteg eacuteppen nem okozoacute zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacuteval jellemezzuumlk Megkuumlloumlnboumlztetuumlnk sztatikus eacutes dinamikus zavarveacutedettseacuteget Sztatikus zavaroacute jelek alatt az olyan zavaroacute jeleket eacutertjuumlk melyek időtartama hosszabb mint a logikai aacuteramkoumlroumlkben a jelek aacutetlagos terjedeacutesi ideje (tpd) Tehaacutet ha a zavaroacute jel egyenaacuteramuacute vagy igen lassan vaacuteltozik akkor sztatikusnak tekintjuumlk A sztatikus zavarveacutedettseacuteg (zajimmunitaacutes) tehaacutet azt a jaacuteruleacutekos feszuumlltseacutegszintet adja meg amely a vizsgaacutelt aacuteramkoumlr bemeneteacutet vezeacuterlő jelszintre adhatoacute aneacutelkuumll hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacuten levő aacutellapot emiatt megvaacuteltozneacutek A dinamikus zajveacutedettseacuteg eseteacuten a tpd időtartamnaacutel roumlvidebb zavarjelek hataacutesaacutet vizsgaacuteljuk Jellemzeacuteseacutere a zavaroacute jel amplituacutedoacutejaacutenak eacutes időtartamaacutenak szorzata hasznaacutelatos (Uz tz) f) Disszipaacutecioacutenak azt a teljesiacutetmeacutenyt tekintjuumlk amely az aacuteramkoumlrben 50-os kitoumllteacutesi teacutenyezőjű vezeacuterleacutes mellett hőveacute alakul g) A logikai aacuteramkoumlroumlk viselkedeacutese joacutel koumlvethető a kuumlloumlnboumlző karakterisztikaacutek alapjaacuten Ilyenek bemeneti kimeneti eacutes transzfer karakterisztika A megadaacutes legtoumlbbszoumlr grafikusan toumlrteacutenik
d) A digitaacutelis berendezeacutesekben alkalmazott aacuteramkoumlroumlk bemenetein nem kiacutevaacutenatos un Zavaroacute jelek leacutephetnek fel Ezek kuumllső eacutes belső eredetűek lehetnek Ha a zavaroacute jelek amplituacutedoacuteja olyan nagy hogy az aacuteramkoumlr kimeneteacutenek aacutellapota megvaacuteltozik aneacutelkuumll hogy a vezeacuterlő aacuteramkoumlroumlk aacutellapota megvaacuteltozneacutek akkor hibaacutes műkoumldeacutes leacutep fel
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
44
8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegek A feacuteloumlsszeadoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata mi Xi Yi S Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 2 1 0 1 0 3 1 1 0 1 Binaacuteris oumlsszeadaacutes sum Cy 1+1=0 1 Binaacuteris kivonaacutes A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata - Cy 0-1=1 1
Oumlsszegfuumlggveacuteny (teljes oumlsszeadoacutekivonoacute)
A teljes oumlsszeadoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
sum Carry - Carrymi Xi Yi Ci-1 S Cy K Cy 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 2 0 1 0 1 0 1 1 3 0 1 1 0 1 0 1 4 1 0 0 1 0 1 0 5 1 0 1 0 1 0 0 6 1 1 0 0 1 0 0 7 1 1 1 1 1 1 1
S=XioplusYioplusCi-1
CY=YiCi-1+XiCi-1+XiYi
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
45
A teljes kivonoacute aacutetvitelfuumlggveacutenye
A feacutelkivonoacute kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezata
Dekoacutedoloacute aacuteramkoumlr (DC) (minterm generaacutetor demultiplexer) Peacutelda F(ABCD)=Σ(02410121415) A fenti fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa DC aacuteramkoumlrrel
iiiiiiY YXCXCYC ++= minusminus 11
mi Xi Yi K Cy 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 1 0 1 0 3 1 1 0 0
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
46
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel
U3 SN7413
ABCG1G2AG2B
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U7 74138
Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ek) Maacutes elnevezeacutessel ULM- univerzaacutelis logikai modul MUX toumlbb bemenetű eacutes 1 kimenetű kombinaacutecioacutes aacuteramkoumlr
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U2 742511
XiYiCi-1
0
Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera MUX aacuteramkoumlrrel
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
47
bdquonrdquo bemenetű logikai fuumlggveacuteny realizaacutelaacutesa bdquon-1rdquo bemenetű MUX-rel Peacutelda realizaacuteljuk haacuterom bemenetű multiplexerrel (MUX) az F(ABCD)=Σ(024101215) neacutegyvaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyt
U2 SN7404 GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U1 74251A
_A 1 0
21 mi 20 mi 0 0 bdquo0rdquo 0 1 A 1 0 A 1 1 1
C 8 9 11 10 1 1 1 0 1 3 2 12 13 15 14 B 1 1 1 4 5 7 6 D
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
48
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U11
CLKABCG1G2
Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7
U4U13
U14U15
U10
U12 U16
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa DC-relOumlsszeadoacutekivonoacute (S K) Oumlsszeadoacute (Cy)
U1 U2 U3U5
U6
U7 U8 U9
U10
U11
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U4
U12
GD0D1D2D3D4D5D6D7ABC
YW
U13 U14
U15
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122
A teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) fuumlggveacutenyeinek megvaloacutesiacutetaacutesa MUX-rel
Oumlsszeadoacutekivonoacute (S K)
Oumlsszeadoacute (Cy)
A fenti aacutebraacutek lehetőseacuteget biztosiacutetanak a teljes oumlsszeadoacutekivonoacute (S K) eacutes a teljes oumlsszeadoacute Cy fuumlggveacutenyeinek műkoumldeacutes koumlzben szimulaacutecioacutes uacuteton valoacute nyomon koumlveteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat DC a lenti pedig MUX aacuteramkoumlroumlkkel keruumllt kivitelezeacutesre
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
49
9 Taacuteroloacuteelemek FF-ok FF 1 bit informaacutecioacute taacuterolaacutesaacutera alkalmas elemi memoacuteria cella RS FF Maacutes elnevezeacutese bistabil multivibraacutetor S beiacuteraacutes R toumlrleacutes
U1
U2
S
R
Q
Q-
RS FF
U1U2U3
U4U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
U12
A fenti aacutebraacuten leacutevő RS1 FF műkoumldeacutese koumlzben is koumlvethető Toumlrleacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS0 beiacuteraacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute kapcsolaacutes RS1 FF Elengedeacutesre elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes Meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutes (RS0 FF) alapkapcsolaacutes (RS1 FF)
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
50
TTL elemekkel realizaacutelt RS FF-ok
U1
U2
U3
U4
TTL NOR elemekkel realizaacutelt RS1 FF TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS0 FF
S
R
Q-
Q
S-
R-
Q
Q-
A fenti aacutebra bipolaacuteris tranzisztorokkal feleacutepiacutetett bistabil (RS FF) multivibraacutetort szemleacuteltet
Nyolc tranzisztorral feleacutepiacutetett sztatikus MOS RAM cella
T1 T2
T3 T4
VD D
VSS
Xciacute m
Yciacute mBbitvezeteacutek
Bbitvezeteacutek n egaacutelt
T5
T6
T7
T8
A fenti aacutebra MOS tranzisztorokkal feleacutepiacutetett RAM cella
T1
T2
R1
T3
T4
R2
U1Iacuteroacuteolvasoacute bitvezeteacutek Koumlzoumls
Szelektor kapu
UT
Bipolaacuteris RAM cella
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
51
JK FF Peacuteldakeacutent szaacutemlaacuteloacutek (aszinkron szinkron) SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazhatoacute JK FF 1- 1 vezeacuterleacutes eseteacuten komplementaacutel (aacutellapotot vaacutelt) J beiacuteraacutes K toumlrleacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U1Cp
J
K
RESET
Q
Q-
JK FF
U2U3
U4
U6
U7
U8U10 U12
U9 U11
U1 U5
U13 U14
A fenti aacutebra a JK FF-ot szemleacutelteti műkoumldeacutes koumlzben D FF Peacuteldakeacutent SHIFT regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutere alkalmazzaacutek a D FF-okat D beiacuteraacutes Cp oacuterajel R C Reset P Preset
U2
D
Cp
RESET
PRESET
Q
Q-
D FF
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
52
U1U2
U3 U4
U5
U6
U7
A fenti aacutebra a D FF-ot aacutebraacutezolja műkoumldeacutes koumlzben Peacuteldakeacutent leacuteptető (SHIFT) regiszterek keacutesziacuteteacuteseacutehez is alkalmazhatoacute JK FF-boacutel D FF
U1
U2
Cp
K
RESET
Q
Q-
D = JJK FF-boacutel keacutesziacutetett D FF
T FF T komplementaacuteloacute FF J=K=T helyettesiacuteteacutessel keacutesziacutethető JK FF-boacutel
U1
Cp
RESET
Q
Q-J = K = T
T FF
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
53
Qn Qn+1 R S J K D T 0 0 x 0 0 x 0 0 0 1 0 1 1 x 1 1 1 0 1 0 x 1 0 1 1 1 0 x x 0 1 0
A fenti taacuteblaacutezat az RS JK D eacutes T FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteit tartalmazza a beiacutert bdquo0rdquo bdquo1rdquo eacutes bdquoxrdquo szimboacutelumok alapjaacuten koumlvethetők a FF-ok műkoumldeacutese Master - slave RS FF
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A Master-Slave RS FF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
54
Műkoumldeacutese
bull Cp = 0 eseteacuteben az S eacutes R bemenetek le vannak vaacutelasztva a Master taacuteroloacuteroacutel bull Cp = 1 eseteacuteben az S eacutes R bemenetekre adott sztatikus jel beiacuteroacutedik a Master fokozatba bull ezt koumlvetően a Slave FF bemenete az inverteren keresztuumll tiltott
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9
U10 U11
U12 U13
U14
U15
U16
U1 U2
U3
U4
U5
U6U7
U8
U9U10 U11
U12 U13
U14
U15
U18
U17
U19
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
MASTER SLAVE RS FFS
R
Cp
Q
Q-Q-
ELŐTAacuteR FŐTAacuteR
A fenti aacutebraacuten leacutevő Master-Slave RS FF műkoumldeacutes koumlzben is nyomon koumlvethető Megjegyzeacutes Az aacutebraacuten leacutevő U19 jelű inverter termeacuteszetesen nem a Master-Slave RS FF aacuteramkoumlri tartozeacuteka hanem a Cp-vel (bdquooacuterajelrdquo) jeloumllt inverter bemeneteacuten a 0 1 logikai jeleket automatizaacutelja a jobb megeacuterteacutes eacuterdekeacuteben
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
55
10 Leacuteptetőregiszterek 4 bites jobbra vagy előreleacuteptető SHIFT regiszter feleacutepiacuteteacutese D FF-okkal Szinkron uumlzemmoacuted mert az oacuterajel koumlzoumls a FF-ok egyszerre billennek
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12 U13 U14 U15Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-boacutel kialakiacutetott D FF-okkal feleacutepiacutetve
U1 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
U6
U12
U2Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
4 bites balra vagy visszaleacuteptető SHIFT regiszter kialakiacutetaacutesa D FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11 U12 U13 U14
U15 Informaacutecioacute beiacuteroacute bemenet
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
56
11 Hazaacuterd versenyhelyzet Valahaacutenyszor jelvaacuteltozaacutes leacutep fel a bemeneteken fennaacutell annak a veszeacutelye hogy a kimeneteken aacutetmenetileg tranziens jelenseacuteg azaz hamis műkoumldeacutesű jel leacutep fel Ebben az esetben a kimenő jelek jelkombinaacutecioacutei hamis aacutellapotokat mutatnak Aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő olyan jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez azt hazaacuterdnak nevezzuumlk A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyekben előforduloacute statikus hazaacuterdokat leacutenyeges hazaacuterdnak hiacutevjuk Előfordulhatnak statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterdok amelyek bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo1rdquo-el jeloumllt vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel szomszeacutedos bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacutera toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteacuteben fordulnak elő A dinamikus hazaacuterdok bdquo0rdquo-val jeloumllt cellaacuteroacutel bdquo1rdquo-el jeloumllt cellaacutera eacutes fordiacutetva toumlrteacutenő aacutetmenetek eseteiben jelennek meg A dinamikus hazaacuterdok toumlbbfokozatuacute haacuteloacutezatokban fordulnak elő Keacutetszintű EacuteSVAGY haacuteloacutezatok dinamikus hazaacuterdot nem tartalmaznak Versenyhelyzetek alakulnak ki aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben a belső aacutellapotok megvaacuteltozaacutesakor abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Maacutes szavakkal megfogalmazva ha az egymaacutes utaacuten koumlvetkező aacutellapot koacutedja koumlzoumltti Hamming taacutevolsaacuteg DAB ge 2 Kritikus a versenyhelyzet ha a veacutegső stabil aacutellapot fuumlgg az aacutellapotvaacuteltozaacutesok sorrendjeacutetől Statikus bdquo1rdquo ill statikus bdquo0rdquo hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben uacutegy toumlrteacutenik hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda bdquo0rdquo hazaacuterdra
Hazaacuterdmentesiacutetett fuumlggveacutenyek _ _ _ _ _ _ Q = q x1 + x1 x2 + q x2 Q = ( q + x1 ) amp ( x1 + x2 ) amp ( q + x2 ) Az bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS a bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Alapaacutellapotban bdquo1rdquo hazaacuterd talaacutelhatoacute volt az 5 7 mintermekben valamint bdquo0rdquo hazaacuterd a 0 2 maxtermekben
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
57
12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesuk
- a FF-ok egymaacutest billentik nincs koumlzoumlsiacutetett oacuterajeluumlk - a 20
helyieacuterteacutekű FF Q kimenete előszaacutemlaacuteloacutek eseteacuteben a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere csatlakozik _
- visszaszaacutemlaacuteloacutenaacutel a 20 helyieacuterteacutekű FF Q kimenete csatlakozik a 21 helyieacuterteacutekű FF oacuterajel bemeneteacutere
4 bites aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacutese JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
A koumlzoumlsiacutetett JK bemenetet taacutepfeszuumlltseacutegre kell koumltni iacutegy a JK FF-boacutel T FF keacuteszuumll J=K=T helyettesiacuteteacutessel 4 bites aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 21 22 23
Kuumlloumlnleges aszinkron szaacutemlaacuteloacutek keacutesziacuteteacutese Fix hosszuacutesaacuteguacute ismeacutetlő ciklusuacute aszinkron binaacuteris előre ill visszaszaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal Keacutesziacuteteacutes menete N=12 eseteacutere - a FF-ok szaacutema ge log2 N
- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett
Resetre koumltjuumlk
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
58
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja
N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal
Keacutesziacuteteacutes menete
- a FF szaacutema ge log2 N - N-1 aacutellapot dekoacutedolaacutesa egy NAND elemmel majd kimeneteacutet a 20 helyieacuterteacutekű FF
koumlzoumlsiacutetett JK FF bemeneteacutere koumltjuumlk
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U11
U12
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20 2122 23
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
59
JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa
J
K C Q
Q
U1 SN74107J
K C Q
Q
U2 SN74107J
K C Q
Q
U3 SN74107J
K C Q
QU4 SN74107
U5 1M
U6 U7 U8 U9
+U10 5+U11 5
ampU12 SN7400
=1
U13 SN74136
U14
CLK
VP1
VP2
VP3
VP4
VP5
Heating No heating
Oacuterajelgeneraacutetor
FURNACE
JK 1 JK 2 JK 3 JK 4
Csatlakozaacutes a szilaacuterdtest releacutehezINPUT 3 - 32 V
Reset
+ 5 V +- 5
(1) (2) (4) (8)
Tervezte Gaacuterdus ZoltaacutenVillamosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10
Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet
Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5
Szilaacuterdtest releacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A
Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszcillaacutetor)
2 db SN 74107 2 x JK f lip - f lop T P
1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P
1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C
Csatlakozaacutes a kemence fűtőtekercseacutere
O C XOR GATE
T P NAND GATE
OUTPUT 240 V 25 A
A fenti aacutebra 4 oacuterajel impulzusig bdquo0rdquo a koumlvetkező 4 oacuterajel impulzusig pedig bdquo1rdquo jelet szolgaacuteltat A szaacutemlaacuteloacute alkalmas a keacutesőbbiekben leiacutertak szerint az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuumlpontban az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere A fenti haacuteloacutezat komplett alkatreacuteszszuumlkseacutegletet is tartalmaz a megvaloacutesiacutetaacuteshoz
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
60
13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutese
U1 U2
U3
U4 U5
KOMBINAacuteCIOacuteS AacuteRAMKOumlRA FFok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa J1K1-JnKn
A szinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacuteseacutenek sematikus modellje
RESET
Oacuterajelgeneraacutetor
2n-120
JA JN
KAKN
QAQN
n a bemenetek szaacutema (n bemenet)
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebraacutek 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
61
U1 U2 U3 U4U5
U7 U8 U9 U10
U11
VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
QA QB QC QD
Az aacutebra 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet szemleacuteltet ami JK FF-okboacutel lett kialakiacutetva valamint alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere
U1 U2 U3 U4U5
U6
U7 U8 U9 U10
U12 U13 U14 U15VP1 VP2 VP3 VP4
Oacuterajelgeneraacutetor
Reset
20212223
A fenti aacutebra szinteacuten 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacutet aacutebraacutezol de D FF-okboacutel feleacutepiacutetve ami szinteacuten alkalmas az idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere Az alaacutebbi feladat megoldaacutesa segiacutetseacuteget nyuacutejt a szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacuteseacutehez Ezt koumlvetően mintaprogramot laacutethatunk JOHNSON szaacutemlaacuteloacute programozaacutesaacutehoz 8085 microp-ral ahol a szaacutemlaacutelandoacute impulzusok időziacuteteacutese (oacuterajelgeneraacutetor) neacutegy alternatiacuteva szerint keruumllt kidolgozaacutesra
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
62
Feladat tervezzen 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal A tervezeacutes menete
1 kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat felveacutetele 2 a FF-ok vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteinak a felveacutetele 3 a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa a vezeacuterleacutesi taacuteblaacutekboacutel 4 realizaacutelaacutes
Kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezat
mi inf QAn QBn QCn QDn QAn+1 QBn+1 QCn+1 QDn+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 3 2 0 0 1 1 0 1 1 1 7 3 0 1 1 1 1 1 1 1 15 4 1 1 1 1 1 1 1 0 14 5 1 1 1 0 1 1 0 0 12 6 1 1 0 0 1 0 0 0 8 7 1 0 0 0 0 0 0 0
JA KA JB KB JC KC JD KD 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 X X 0 0 X 1 X X 0 X 0 1 X X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 0 X 1 X 0 X 0 X 1 0 X X 0 X 1 0 X 0 X X 1 0 X 0 X 0 X
A FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeinek a meghataacuterozaacutesa a KV taacuteblaacutekboacutel toumlrteacutenik az alaacutebbiak szerint
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
63
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
64
Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls mikroprocesszorral 1 fix keacuteslelteteacutessel 2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idővel 3 a szaacutemlaacutelaacutes nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera toumlrteacutenik 4 oacuterajel generaacutetorkeacutent egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk fel A keacuteslelteteacutesek szubrutinban helyezkedjenek el mely a főprogram utaacuten aacutell a szubrutint a JOHNSON koacutednak megfelelő memoacuteria taacuteblaacutezat koumlveti 00h 01h 03h 07h 0Fh 0Eh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődődjoumln
LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h
hurok1 LXI H memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin
hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1
rutin JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesi idjű szubrutin rutin MOV BA
LXI D FFAAh hurok2 DCX D
JNX5 hurok2 MOV AB RET
2 az E1h porton leacutevő peremkerekes kapcsoloacute szolgaacuteltassa a keacuteslelteteacutesi időt a szubrutinban rutin MOV BA
IN E1h
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
65
MOV DA MVI E00h
hurok2 DCX D JNX5 hurok2 MOV AB RET
3 az E2h port 0-adik bitjeacuten leacutevő nyomoacutegomb megnyomaacutesa aktivizaacutelja a szaacutemlaacuteloacute leacutepteteacuteseacutet amit szubrutinban helyezuumlnk el
rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 01h CPI 01h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 LXI DFFAAh hurok4 DCX D JNX5 hurok4 MOV AB RET
4 Oacuterajel generaacutetorkeacutent az E2h porton leacutevő RC oszcillaacutetort hasznaacuteljuk szubrutinban Az E2h port 45 bitje tartalmazza az RC oszcillaacutetort Abban az esetben ha az 5 bit eacuterteacuteke logikai bdquo1rdquo-es eacutes a 4 bit eacuterteacuteke logikai bdquo0rdquo műkoumldjoumln a szaacutemlaacuteloacute 7 6 5 4 3 2 1 0 rutin MOV BA hurok2 IN E2h
ANI 30h CPI 20h JZ hurok3 JMP hurok2
hurok3 IN E2h ANI 30h CPI 00h JZ hurok4 JMP hurok3
hurok4 MOV AB RET
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
66
A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 C2 20 3E 80 D3 C3 3007 21 29 30 7E D3 C2 CD 1F 30
3010 23 7E D3 C2 CD 1F 30 FE 08 CA 07 30 C3 10 30 a főprogram veacutege 1 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 11 AA FF 3123 1B DD 23 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
67
2 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 DB E1 57 1E 00 3025 1B DD 25 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 3 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 DB E2 E6 01 FE 01 CA 2C 30 C3 20 30 302C 11 AA FF 302F 1B DD 2F 30 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel 4 szaacutemuacute szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 3020 D3 E2 E6 30 FE 20 CA
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
68
2C 30 C3 20 30 302C DB E2 E6 30 FE 00 CA 38 30 C3 2C 30 3038 78 C9 visszateacutereacutes a főprogramba a szubrutinboacutel
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
69
14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatok Aszinkron sorrendi haacuteloacutezatok tervezeacutesi filozoacutefiaacuteja Aszinkron sorrendi haacuteloacutezat ugyanazon bemeneti kombinaacutecioacutekhoz maacutes-maacutes kimeneti esemeacutenyek tartoznak de tartozhatnak ugyanazok is a bemeneti vaacuteltozoacutek kombinaacutecioacuteinak bekoumlvetkezeacutesi sorrendjeacutetől szigoruacutean fuumlggően A FF-ok egymaacutest billentik a bemeneti felteacutetel teljesuumlleacuteseacutet koumlvetően Tervezeacutes menete
- elsődleges aacutellapotaacutebra felveacutetele - ekvivalens aacutellapotok kereseacutese - redukaacutelt taacutebla elkeacutesziacuteteacutese - gerjeszteacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek felveacutetele - vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele - kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa - realizaacutelaacutes (releacute IC PLC mikroprocesszor FPGA stb)
Kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa A kimeneti fuumlggveacutenyeket a kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele utaacuten hataacuterozzuk meg A kimeneti taacuteblaacutek szaacutema megegyezik a kimeneti fuumlggveacutenyek szaacutemaacuteval A kimeneti taacuteblaacutek meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese megegyezik a redukaacutelt taacutebla meacutereteacutevel elrendezeacuteseacutevel eacutes peremezeacuteseacutevel A kimeneti taacuteblaacutek kitoumllteacutese az alaacutebbi moacutedon toumlrteacutenik
- egyszerre neacutezzuumlk az elsődleges eacutes a redukaacutelt taacuteblaacutet - a stabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet a stabil aacutellapot cellaacutejaacuteba - iacuterjuk ( lehet 0 vagy 1) - az instabil aacutellapothoz tartozoacute kimeneti fuumlggveacutenyek eacuterteacutekeacutet az instabil aacutellapot cellaacute- jaacuteba iacuterjuk eacutes redundaacutenskeacutent kezeljuumlk
1 Feladat Z1 szelep 3x feltoumllt majd Z2 1x eacutes minden feltoumllteacutes utaacuten Z3 szelepen keresztuumll leuumlriacuteteacutes (Z1Z2 =31) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban Az fenti feladat tervezeacuteseacutenek leacutepeacutesei
1 elsődleges aacutellapottaacutebla felveacutetele 2 ekvivalens aacutellapotok kereseacutese 3 redukaacutelt taacutebla felveacutetele 4 aacutellapot graacutef felveacutetele 5 FF -ok szaacutemaacutenak meghataacuterozaacutesa 6 aacutellapotkoacutedolaacutes 7 FF -ok vezeacuterleacutesi eacutes gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeinek meghataacuterozaacutesa 8 kimeneti taacuteblaacutek felveacutetele
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
70
9 kimeneti fuumlggveacutenyek meghataacuterozaacutesa 10 realizaacutelaacutes
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Az un egy aacutetmenetű GRAY-koacutedot fogjuk hasznaacutelni a versenyhelyzet mentes haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben az aacutellapotkoacutedolaacutesra a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban Xa Xf bemenetek Z1 Z2 Z3kimenetek 00 01 11 10 Z1 Z2 Z3 a b - 1 0 0 b c - 1 0 0 d c - 0 0 1 e d - 0 0 1 e f - 1 0 0 f g - 1 0 0 h g - 0 0 1 i h - 0 0 1 i j - 1 0 0 j k - 1 0 0 l k - 0 0 1 m l - 0 0 1 m n - 0 1 0 n o - 0 1 0 p o - 0 0 1 a p - 0 0 1 2 Redukaacutelt taacutebla eacutes az aacutellapot graacutef felveacutetele - a redukaacutelt taacutebla kialakiacutetaacutesa az ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel toumlrteacutenik A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese elrendezeacutese
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
71
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0
A log2s oumlsszefuumlggeacutessel meghataacuterozhatoacute a FF-ok szaacutema ahol s a sorok szaacutemaacutet jeloumlli Mivel 8 sor talaacutelhatoacute a redukaacutelt taacutelaacuteban iacutegy a FF-ok szaacutema 3 db
24 23 22 21 20
q1 q2 q3 Xa Xf A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes a kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja 3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele amely egyidejűleg tartalmazza a 3 FF gerjeszteacuteseacutet (Q1 Q2 Q3) 000 000 001 - 011 001 001 - 011 011 010 - 110 010 010 - 110 110 111 - 101 111 111 - 101 101 100 - 000 100 100 - Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - _ _ Q1=q1q2+q1q3+q1Xa+q2q3Xa
a b c - e d c - e f g - i h g - i j k - m l k - n n o - a p o -
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
72
A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) kiolvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza a q1-et _ _ S1=q2q3Xa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel toumlrteacutenik X X X - X X X - X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - _ _ _ R1=q2q3Xa Z1 kimeneti taacutebla felveacutetele az elsődleges ill a redukaacutelt taacutebla alapjaacuten 1 1 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - 1 X X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - _ _ _ _ _ Z1=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - 1 0 0 - 1 1 1 - 1 1 1 - 1 1 1 - 0 1 1 - 0 0 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ Q2=q2Xa+q1q3Xa+q1q2+q2q3 _ _ S2 a gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből S2=q1q3Xa
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
73
R2 taacutebla felveacutetele X X X - 0 X X - 0 0 0 - 0 0 0 - 0 0 0 - 1 0 0 - X X X - X X X - _ R2=q1q3Xa Z2 kimeneti taacutebla 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 0 0 X - X 0 0 - 1 1 X - X 0 0 - _ Z2=q1q2q3 Q3 taacutebla felveacutetele 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - 1 1 1 - 1 1 0 - 0 0 0 - _ _ _ _ _ Q3=q3Xf+q1q2Xf+q1q2Xf+q1q2q3+q1q2q3 _ _ S3 Q3 fuumlggveacutenyből kiolvashatoacute S3=q1q2Xf+q1q2Xf
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
74
R3 taacutebla felveacutetele X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - X X 0 - 0 0 0 - 0 0 1 - X X X - _ _ R3=q1q2Xf+q1q2Xf Z3 kimeneti taacutebla felveacutetele 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - 0 0 X - X 1 1 - _ _ _ _ _ _ Z3=q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3+q1q2q3 2 Feladat 1 uumltem Z1Z2 toumllt Xk-ig 2 uumltem Z3 toumllt Xf-ig 3 uumltem Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) 4 uumltem Z2 Z3 toumllt Xf-ig 5 uumltem Z4 Z5 uumlriacutet Xa-ig (teljesen) A rendszer kiindulaacuteskor legyen alapaacutellapotban
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
75
1 Elsődleges taacutebla felveacutetele Aacutellapotkoacutedolaacuteshoz a GRAY-koacutedot hasznaacuteljuk a haacuteloacutezat versenyhelyzet mentes kialakiacutetaacutesa eacuterdekeacuteben Xa Xk Xf bemenetek Z1 Z2 Z3 Z4 Z5kimenetek 000 001 011 010 110 111 101 100 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5a b - - - - 1 1 0 0 0 b c - - - - 1 1 0 0 0 c - - d - - 0 0 1 0 0 e - - d - - 0 0 0 0 1 f e - - - - 0 0 0 0 1 g f - - - - 0 0 0 0 1 g h - - - - 0 1 1 0 0 h i - - - - 0 1 1 0 0 i - - j - - 0 1 1 0 0 k - - j - - 0 0 0 1 1 l k - - - - 0 0 0 1 1 a l - - - - 0 0 0 1 1 2 Redukaacutelt taacutebla felveacutetele eacutes az aacutellapot graacutef elkeacutesziacuteteacutese -ekvivalens aacutellapotok kereseacuteseacutevel alakiacutetjuk ki a redukaacutelt taacuteblaacutet A redukaacutelt taacuteblaacuteval meg fog egyezni a gerjeszteacutesi taacutebla (k) a vezeacuterleacutesi taacutebla (k) ill a kimeneti taacutebla (k) meacuterete peremezeacutese eacutes elrendezeacutese 000 001 011 010 110 111 101 100a b c - - d - - g f l - - d - - g h i - - j - - a l k - - j - - A log2s oumlsszefuumlggeacutessel ahol s a sorok szaacutema meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet Mivel a redukaacutelt taacutebla 4 sorboacutel aacutell iacutegy a FF-ok szaacutema 2
24 23 22 21 20
q1 q2 Xf Xk Xa
A fenti taacuteblaacutezat a redukaacutelt taacutebla gerjeszteacutesi taacuteblaacutek vezeacuterleacutesi taacuteblaacutek eacutes kimeneti taacuteblaacutek (5 bemeneti vaacuteltozoacutes) peremezeacuteseacutet helyieacuterteacutek szerint mutatja
3 Gerjeszteacutesi taacutebla felveacutetele 00 00 00 - - 01 - - 11 01 01 - - 01 - - 11 11 11 - - 10 - - 00 10 10 - - 10 - -
0 00 11 11 0
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
76
Az RS FF vezeacuterleacutesi taacuteblaacuteja Qn Qn+1 R S Funkcioacute 0 0 x 0 Taacuterol 0 1 0 1 Beiacuter 1 0 1 0 Toumlroumll 1 1 0 x Tiltott
Q1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -1 1 1 - - 1 - -0 1 1 - - 1 - - _ _ Q1=q1q2+q1Xa+q2XkXa A gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyből (Q1) a meghuacutezaacutesi kombinaacutecioacute (S1) ki is olvashatoacute meacutegpedig az a kombinaacutecioacute amely nem tartalmazza q1-et S1 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - -X X X - - X - -0 X X - - X - - _ _ S1=q2XkXa R1 taacutebla felveacutetele az RS FF műkoumldeacutesi taacuteblaacuteja alapjaacuten a Q1 taacuteblaacuteboacutel X X X - - X - -0 X X - - X - -0 0 0 - - 0 - -1 0 0 - - 0 - - _ _ _ R1=q2XkXa Q2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - - 1 1 1 - - 1 - - 1 1 1 - - 0 - - 0 0 0 - - 0 - - _ _ _ Q2=q1q2+q1Xf+q2Xf
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
77
S2 taacutebla felveacutetele 0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - -X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - - _ S2=q1Xf R2 taacutebla felveacutetele X X X - - 0 - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - 1 - -X X X - - X - - R2=q1Xf Z1 kimeneti taacutebla 1 1 0 - - X - -0 0 0 - - 0 - -0 0 0 - - X - -X 0 0 - - 0 - - _ _ _ Z1=q1q2Xk A Z2 Z3 Z4 eacutes Z5 kimeneti fuumlggveacutenyek kimeneti taacuteblaacuteinak a felveacutetele eacutes meghataacuterozaacutesa a Z1 kimeneti fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutenak leacutepeacuteseivel analoacuteg moacutedon toumlrteacutenik Az alaacutebbi peacuteldakeacutent szerepelő keacutet program a tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes eacutes RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa mikroprocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a mikroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesuumlriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 mikroprocesszorral Z1 szelep toumllt E1-ig majd Z2 toumllt E2-ig ezutaacuten Z3 szelepen keresztuumll leereszteacutes E0-ig eacutes ezt 13x-szor Az INTEL 8255 PIO MODE bdquo0rdquo-aacutes uumlzemmoacutedjaacuteban a portok bitkiosztaacutesaacutet szemleacutelteti az alaacutebbi reacuteszletezeacutes A port (kimenet) 012 biten Z1 Z2 Z3 szelepek B port (bemenet) 012 biten E0 E1 E2 eacuterzeacutekelők C port (kimenet)0123456 bitek a heacutetszegmenses kijelző (abcdefg) szegmenseit tartalmazza
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
78
Vezeacuterlő byte meghataacuterozaacutesa A Cf B Ca D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 0 1 0 82h a f b g e c d t(toumllteacutes) uuml(uumlriacuteteacutes) Program MOV DX 0303 (PIO konfiguraacutelaacutesa) MOV AL 82 OUT DX AL MOV BL 0D (13x toumllt) ciacutem 6 MOV AL 78 (t kijelzeacutese) MOV DX 0302 OUT DX AL MOV AL 01 (Z1 nyit) MOV DX 0300 OUT DXAL MOV DX 0301 ciacutem IN AL DX (E1) AND AL 07 CMP AL 03 JZ ciacutem1 JMP ciacutem ciacutem 1 MOV DX 0300 MOV AL 02 (Z2 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 2 IN AL DX (E2) AND AL 07
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
79
CMP AL 07 JZ cim3 JMP cim2 ciacutem 3 MOV DX 0302 (uuml kijelzeacutese) MOV AL 1D OUT DX AL MOV DX 0300 MOV AL 04 (Z3 nyit) OUT DX AL MOV DX 0301 ciacutem 4 IN AL DX (E0) AND AL 07 CMP AL 00 JZ cim5 JMP cim4 DEC BL JNZ cim6 ciacutem 5 MOV DX 0302 (0 kijelzeacutese) MOV AL 3F OUT DX AL MOV DX 0300 (szelepek zaacuteraacutesa) MOV AL 00 OUT DX AL Peacutelda RS FF megvaloacutesiacutetaacutesa 8085 mikroprocesszorral
MVI A 90 A 8255 PIO port kiosztaacutesa A Port Input B Port Output C Port koumlzoumlmboumls
OUT C3 A 8255 PIO parancsregisztereacutenek beaacutelliacutetaacutesa a fenti port kiosztaacutes szerint hurok0 IN A Port ciacuteme ANI 03 CPI 00 JZ hurok CPI 01 JZ hurok1 CPI 02 JZ hurok2 CPI 03 JZ hurok 0 hurok XRA A OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok1 MVI A 01 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0 hurok2 MVI A 02 OUT B Port ciacuteme JMP hurok0
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
80
Taacuterolaacutes Q=1 B Port 0 bit _ Toumlrleacutes Q=1 B Port 1 bit Beiacuteraacutes S=1 R=0 A Port 0 bit Toumlrleacutes R=1 S=0 A Port 1 bit S=1 eacutes az R=1 egyidejű vezeacuterleacutese tiltott kombinaacutecioacute
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
81
15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informatikus hallgatoacutei reacuteszeacutere Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Egyszerűsiacutetse az F(DCBA) = sum (0127911121415) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND eacutes NORNOR haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
202 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Rajzoljon elengedeacutesre eacutes meghuacutezaacutesra elsőbbseacuteget biztosiacutetoacute releacutes alapkapcsolaacutesokat (RS0 RS1 releacutes FF-ok) 4 Keacutesziacutetsen 18-naacutel leaacutelloacute aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az AIKENGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű lo- gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-9-ig n-1 bemenettel (BCD) rendelkező adatsze- lektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites visszaleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Rajzolja fel a szinkron szaacutemlaacuteloacutek sematikus modelljeacutet 8 Mit eacutert relatiacutev redundancia alatt eacutes hogyan hataacuterozza meg 9 Adja meg a GRAY 9 eacutes az AIKEN 9 koumlzoumltt a Hamming taacutevolsaacutegot 10 Adja meg a legegyszerűbb alakban az A amp (A+B) Boole algebrai oumlsszefuumlggeacutest
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
82
Digitaacutelis rendszerek I Zh Informatikus hallgatoacutek reacuteszeacutere III eacutevfolyam Kidolgozaacutesi idő 60 perc 1 Minimalizaacutelja az F(DCBA) = sum (237101112131415) + sumx (45) fuumlggveacutenyt diszjunktiacutev eacutes konjunktiacutev alakban Realizaacutelja az egyszerűsiacutetett fuumlggveacutenyeket NANDNAND NORNOR eacutes Eacuterintkezős haacuteloacutezatokkal 2 Adja meg az F3
193 (ABC) fuumlggveacutenyt - kombinaacutecioacutes taacuteblaacutezatban - KV taacuteblaacuten - teljes diszjunktiacutev normaacutel alakban - teljes konjunktiacutev normaacutel alakban - mintermesen - maxtermesen 3 Mit jelent a TTL NAND elemekkel realizaacutelt RS FF kimeneteacuten ha a bemeneten S=0 eacutes R=1 vezeacuterleacutest kap 4 Keacutesziacutetsen 17-ig ismeacutetlő aszinkron binaacuteris előreszaacutemlaacuteloacutet JK FF-ok- kal 5 Realizaacutelja az JOHNSONGRAY koacutedaacutetalakiacutetoacute legmagasabb helyieacuterteacutekű gikai fuumlggveacutenyeacutet 0-7-ig adatszelektorral (MUX) 6 Keacutesziacutetsen 4 bites előreleacuteptető regisztert D FF-okkal 7 Realizaacutelja a teljes oumlsszeadoacute logikai fuumlggveacutenyeit DC aacuteramkoumlrrel 8 Adja meg annak az aszinkron sorrendi aacuteramkoumlr RS taacuteroloacutejaacutenak az S vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeacutet amely a koumlvetkező uumltem szerint műkoumldik 1 uuml t xk-ig 2 uuml t xf-ig 3 uuml uuml xa-ig 9 Mit eacutert hazaacuterdon eacutes versenyhelyzet alatt (mintapeacuteldaacutek) 10 Helyes-e az alaacutebbi gerjeszteacutesi fuumlggveacuteny _ _ Q = q x1 + x1x2
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
83
Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes eacutes a sorrendi haacuteloacutezatok alaacutebbi bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-jai a Tina Pro aacuteramkoumlr szerkesztő program installaacutelaacutesaacutet koumlvetően műkoumldőkeacutepesen laacutethatoacutek az AnaliacutezisDigitaacutelis nyomkoumlveteacutes menuuml pontjaacuteban
16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatok 1 Igensch 2 Nemsch 3 Andsch 4 Orsch 5 Nandsch 6 Norsch 7 Exorsch 8 Megadaosch 9 Megadoasch 10 Egyszaosch 11 Egyszoasch 12 Koacutedaacutetalsch 13 Decsch 14 Muxsch 15 Rsffsch 16 Jkffsch 17 Dffsch 18 MSffsch 19 abr1sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter D FF-okkal feleacutepiacutetve 20 abr2sch 4 bites jobbra leacuteptető regiszter JK FF-okkal kialakiacutetva 21 abr3sch 4 bites balra leacuteptető regiszter D FF-ok alkalmazaacutesaacuteval 22 abr4sch 4 bites binaacuteris aszinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okboacutel feleacutepiacutetve 23 abr5sch 4 bites binaacuteris aszinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-boacutel 24 abr6sch 4 bites binaacuteris aszinkron ismeacutetlő szaacutemlaacuteloacute kialakiacutetaacutesa JK FF-okkal 25 abr7sch 4 bites binaacuteris aszinkron leaacutelloacute szaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal 26 abr8sch JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem
kibekapcsolaacutesa (a helyes műkoumldeacutes idődiagramon is nyomon koumlvethető) 27 abr9sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal megvaloacutesiacutetva 28 abr10sch 4 bites JOHNSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacute D FF-okkal kialakiacutetva (a helyes
műkoumldeacutest idődiagramon is laacutethatjuk) 29 abr11sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute JK FF-okkal feleacutepiacutetve ( a helyes
műkoumldeacutes idődiagramon is laacutethatoacute) 30 abr12sch 4 bites JOHNSON szinkron visszaszaacutemlaacuteloacute D FF-okboacutel keacutesziacutetve (az aacutebra
idődiagram megjeleniacuteteacuteseacutere is alkalmas)
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
84
A fentiekben emliacutetett bdquoschrdquo kiterjeszteacutesű file-okat a bdquoHaacuteloacutezatokrdquo ciacutemű valamint a szimulaacutecioacutehoz szuumlkseacuteges szoftvereket install formaacuteban a bdquoTina_Pro_51rdquo eacutes a bdquoLogikai Szimulaacutetorrdquo koumlnyvtaacuterak tartalmazzaacutek Mind az oktataacutesi anyag mind pedig a szimulaacutecioacutek hasznaacutelata lehetőseacuteget ad a hallgatoacuteknak otthoni koumlruumllmeacutenyek koumlzoumltt az un bdquoVirtuaacutelis Laboratoacuteriumrdquo megteremteacuteseacutehez Dr Gaacuterdus Zoltaacuten PhD egyetemi adjunktus Villamosmeacuternoumlki Inteacutezet Automatizaacutelaacutesi Tanszeacutek
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003
85
Irodalomjegyzeacutek [1] Ajtonyi Istvaacuten DIGITAacuteLIS RENDSZEREK MISKOLCI EGYETEM 2002 [2] Ajtonyi Istvaacuten Vezeacuterleacutestechnika I-II Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1991 [3] Baacutenhidi Laacuteszloacute-Olaacuteh Mikloacutes AUTOMATIKA meacuternoumlkoumlknek Gyuricza Istvaacuten-Kiss Maacutetyaacutes Raacutetkai Laacuteszloacute- Szecső Gusztaacutev Tankoumlnyvkiadoacute Budapest 1992 [4] Gaacutel T Programozhatoacute logikaacutek BME Tankoumlnyvkiadoacute 1994 [5] INTEL SDK-85 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [6] INTEL SDK-86 System Design Kit Userrsquos Manual INTEL Corporation 1978 [7] Tina_Pro_51 Aacuteramkoumlr szerkesztő szoftver The Complete Electronics Lab [8] XILINX The Programmable Logic Data Book San Jose California 95124 1994 [9] Laacuteszloacute Joacutezsef A PC hardver programozaacutesa Valoacutes eacutes veacutedett moacutedban PASCAL eacutes ASSEMBLY nyelven ComputerBooks Budapest 2003