Вычитающий счетчик с автосбросом

В модели используем:

 Генератор прямоугольных импульсов Pulse Generator. Блок находится в Simulink => Sources. Генератор прямоугольных импульсов счета.

 Вычитающий счетчик Counter. Блок находится в Signal Processing => Signal Managements => Switches and Counters.

 Наблюдатель Scope. Блок находится в Simulink => Sinks. В нем 2 входа.

 

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов.

Вычитающий счетчик с внешним сбросом

В модели используем:

 Генератор прямоугольных импульсов Pulse Generator. Блок находится в Simulink => Sources. Pulse Generator - генератор прямоугольных импульсов счета. Pulse Generator1 - генератор прямоугольных импульсов сброса.

 Вычитающий счетчик Counter. Блок находится в Signal Processing => Signal Managements => Switches and Counters.

 Наблюдатель Scope. Блок находится в Simulink => Sinks.. В нем 3 входа.

 

Чтобы при моделировании увидеть графики сигналов, нужно отобразить окно вывода блока Scope двойным щелчком левой кнопки мыши по нему. Оно пока без графиков.

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов.

Вычитающий счетчик со сбросом по Hit

В модели используем:

 Генератор прямоугольных импульсов Pulse Generator. Блок находится в Simulink => Sources. Генератор прямоугольных импульсов счета.

 Вычитающий счетчик Counter. Блок находится в Signal Processing => Signal Managements => Switches and Counters.

 Блок памяти Memory.. Блок находится в Simulink => Discrets.

 Наблюдатель Scope. Блок находится в Simulink => Sinks. В нем 3 входа.

 

Чтобы при моделировании увидеть графики сигналов, нужно отобразить окно вывода блока Scope двойным щелчком левой кнопки мыши по нему. Оно пока без графиков.

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов.

Элементы памяти

Предмет исследования

Средства запоминания данных. Различают:

 Триггеры для запоминания одного бита.

 Регистры для запоминания одного бита.

 

Триггеры

Триггеры используются для запоминания 1 бита информации. Основные типы триггеров:

 SR триггер. Комбинация входов S=1, R=1 запрещена.

 D триггер. Запоминает бит данных. Имеет вход разрешения записи

 D триггер защелка. Запоминает бит данных по тактовому импцльсу.

 JK -триггер. Модификация SR триггера. Комбинация входов J=1, K=1 вызывает переключение.

 T триггер. Счетный. Реализуется на основе JK триггера.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое триггер?

2. Таблица переходов триггера.

3. Работа RS триггера.

4. Работа D триггера.

5. Работа D триггера защелки.

6. Работа JK триггера.

7. Работа T триггера.

 

Задание

Создать модели 2 триггеров.

Варианты заданий №	Триггер 1	Триггер 2
0	D	RS
1	JK	D
2	T	JK
3	RS	T
4	JK	RS
5	T	D
6	RS	JK
7	D	T
8	D	RS
9	JK	D

 

В моделях используем блоки:

 Генератор прямоугольных импульсов Pulse Generator. Блок находится в Simulink => Sources. Для формирования входных сигналов в моделях будем использовать генераторы прямоугольных импульсов со значениями 0 и 1.

 Преобразователь типа данных Data Type Conversion. Блок находится в Simulink => Signal Attributes. Для триггера нужны логические входные сиг-налы, их получим из импульсных с помощью конверторов данных Data Type Conversion (в режиме boolean).

 Нужный триггер. Блок находится в Simulink Extras => Flip-Flops.

 Наблюдатель Scope. Блок находится в Simulink => Sinks. Для одновременного наблюдения 4 сигналов применим наблюдатель Scope с 4 входами.

 

Для генераторов импульсов нужно задать:

 периоды таким образом, чтобы они отличались в 2 раза,

 ширину импульса 50% от периода,

 амплитуды 1.

 

Это нужно, чтобы перебирались все возможные комбинации значений 0 и 1 входных сигналов.

Для преобразователей типа данных нужно в диалоговом окне объекта из выпадающего списка выбрать boolean

Чтобы при моделировании увидеть графики сигналов нужно отобразить окно вывода блока Scope двойным щелчком левой кнопки мыши по нему. Оно до моделирования без графиков.

SR триггер

Имеет два информационных входа:

 S (Set – установка),

 R (Reset – сброс).

 

Таблица переходов SR триггера: S	R	Выход Q	Инверсия Q	Режим
0	0	Q(n-1)	Инверсия Q(n-1)	Хранение
1	0	1	0	Запись 1
0	1	0	1	Сбос в 0
1	1	0	0	Запрет

Модель функционирования SR триггера. В ней нужно отобразить входные и выходные сигналы триггера. Провести ее моделирование

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов

D триггер

D триггер имеет один информационный вход D (Delay – задержка или Data - данные), вход разрешения записи !CLR (означает - нет стирания Clear) и вход записи СLK (Clock). По значению D состояние триггера обновляется при !CLR=1 по сигналу синхронизации CLK=1. Таблица переходов: !CLR	D	Выход Q	Режим
0	0	Q(n-1)	Хранение
0	1	Q(n-1)	Хранение
1	0	0	Сбос в 0
1	1	1	Запись D

Модель функционирования D триггера. В ней нужно отобразить входные и выходные сигналы триггера. Провести ее моделирование

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов.

D триггер защелка

D триггер защелка имеет один информационный вход D (Delay – задержка или Data - данные) и вход синхронизации C. Значение D запоминается по сигналу C=1. Если C=0, то D триггер хранит предыдущее состояние. Таблица перехо-дов: C	D	Выход Q	Режим
0	0	Q(n-1)	Хранение
0	1	Q(n-1)	Хранение
1	0	0	Запись D=0
1	1	1	Запись D=1

Модель функционирования D триггера защелки. В ней нужно отобразить вход-ные и выходные сигналы триггера. Провести ее моделирование

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов

JK триггер

JK триггер имеет 2 информационных входа: J (Jump – прыжок) и К (Kill – убить), вход синхронизации С (Clock). Если С=0, то триггер находится в режиме хране-ния. Когда С=1, триггер работает как SR триггер за исключением J=K=1. В этом случае происходит инверсия предыдущего состояния (режим счета). Таблица переходов JК триггера.

C	J	K	Выход Q	Режим
0	0 или 1	0 или 1	Q(n-1)	Хранение
1	0	0	Инверсия Q(n-1)	Хранение
1	1	0	1	Запись 1
1	0	1	0	Сбос в 0
1	1	1	Инверсия Q(n-1)	Счет

Модель функционирования JK триггера. В ней нужно отобразить входные и выходные сигналы триггера. Провести ее моделирование

Включить симулирование (моделирование) командой Simulation=>Start (или кнопкой стрелки вправо на панели инструментов модели). В окне Scope отображаются графики сигналов.

Регистры

Регистры это узлы ЭВМ, служащие для хранения информации в виде машин-ных слов или их частей, а также для выполнения над словами некоторых пре-образований. С помощью регистра можно выполнять следующие операции:

 установка всех разрядов регистра в состояние логического нуля или логической единицы;

 прием и хранение в регистре многоразрядного слова;

 сдвиг хранимого в регистре слова вправо или влево на заданное число разрядов;

 преобразование параллельного двоичного кода в последовательный, и наоборот.

 

Регистры состоят из множества триггеров. Возможны регистры:

 Параллельный. В каждый триггер данные заносятся одновременно.

 Сдвига. Данные заносятся последовательно, начиная с первого триггера. При занесении очередного отсчета предыдущие сдвигаются по внутренним триггерам регистра.

 

Моделируем 2 типа регистров: параллельный и сдвиговый. 65

 

Параллельный регистр

Для параллельного регистра создаем статическую модель. Его поведение лучше анализировать в статике.

В модель 3-разрядного параллельного регистра включаем:

 3 SR триггера S-R FlipFlop.

 Константы Constant и Constant1 co значениями1 и 0 для выбора управляющих значений. Блок находится в Simulink => Sources.

 3 ручных переключателя Manual Switch. Блок находится в Simulink => Signal Routing. Нужны для выбора входных данных для каждого триггера. Их имена - Input 1, Input 2, Input 3. Ручной переключатель Manual Switch для выбора сигнала записи. Его имя Record. При записи Record =1, Reset = 0. Ручной переключатель Manual Switch для выбора сигнала сброса. Его имя Reset. При сбросе Reset = 1, Record =0.

 3 логических блока Logical Operator (AND). Блок находится в Simulink => Logic and Bit Operations, с их помощью биты данных передаются на триггеры только при Record =1.

 6 дисплеев Display для контроля прямых Q и инверсных !Q выходов триггеров. Блок находится в Simulink => Sinks.

 

Прогон при записи. Выбраны Record =1, Reset = 0, биты данных 011.

Прогон при сбросе. Выбраны Record =0, Reset = 1, биты данных безразличны

Регистр сдвига

Для регистра сдвига создаем динамическую модель. Его поведение надо ана-лизировать во времени.

В модель 3-разрядного регистра сдвига включаем:

 3 триггера D_защелка D_Latch. Блок находится в Simulink Extras=>Flip-Flops.

 2 элемента памяти Memory между триггерами. Блок находится в Simulink => Discrete. Они необходимы для запоминания предыдущего состояния триггеров в процессе моделирования.

 Генераторы прямоугольных импульсов Pulse Generator. Блок находится в Simulink => Sources. Один для формирования сигнала данных, другой для формирования сигнала синхронизации триггеров (при его наличии данные заносятся в триггер).

 2 преобразователя типа данных Data Type Conversion. Блок находится в Simulink => Signal Attributes. Преобразует данные численного типа в буле-вые, что нужно для триггера D_защелка..

 Наблюдатель Scope. Блок находится в Simulink => Sinks. Нужен для просмотра временных диаграмм сигналов в модели. В нем 5 входов.

 

Прогон при записи. Выбраны:

 Для Pulse Generator период 4 сек., Длительность импульса 50% от периода, Задержка начала.4 сек.

 Для Pulse Generator1 период 3 сек., Длительность импульса 10% от периода, Задержка начала.1 сек.

 

Видно, что выходы внутренних триггеров повторяют входные данные со сдвигом во времени.