Digitalis Aramkorok

80
1 MISKOLCI EGYETEM Villamosmérnöki Intézet Automatizálási Tanszék DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK SZIMULÁCIÓJA Oktatási segédlet (javított és bővített kiadás) Gépész informatikus, anyagmérnök automatizálási, gépész mechatronikai, földtudomány levegő tisztaság védelem szakirányos és villamos hallgatók részére http://mazsola.iit.uni-miskolc.hu/~gardus Dr. Gárdus Zoltán Ph.D. egyetemi adjunktus Miskolc 2005.

description

Digitalis Aramkorok

Transcript of Digitalis Aramkorok

Page 1: Digitalis Aramkorok

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 minimalizaacutelaacutesahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

5 Koacutedolaacutesi alapfogalmakhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes keacutepzeacutesi szabaacutelyukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

9 Taacuteroloacuteelemek FF-okhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip45

10 Leacuteptetőregiszterekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip51

11 Hazaacuterd versenyhelyzethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52

12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip53

13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56

14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64

15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informati-

kus hallgatoacutei reacuteszeacuterehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76

16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78

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

1 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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 2: Digitalis Aramkorok

2

Tartalomjegyzeacutek

1 Vezeacuterleacutestechnikahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3

2 Bevezeteacutes a logikai tervezeacutes alapjaibahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip4

3 Toumlbb vaacuteltozoacutes logikai fuumlggveacutenyek megadaacutesi moacutedszereihelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12

4 Logikai fuumlggveacutenyek egyszerűsiacuteteacutese minimalizaacutelaacutesahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20

5 Koacutedolaacutesi alapfogalmakhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Alapkoacutedok bemutataacutesa eacutes keacutepzeacutesi szabaacutelyukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip29

7 Digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

8 Kombinaacutecioacutes tiacutepusuacute funkcionaacutelis egyseacutegekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip40

9 Taacuteroloacuteelemek FF-okhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip45

10 Leacuteptetőregiszterekhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip51

11 Hazaacuterd versenyhelyzethelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip52

12 Aszinkron szaacutemlaacuteloacutek feleacutepiacuteteacutese keacutesziacuteteacutesuumlk eacutes kialakiacutetaacutesukhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip53

13 Szinkron szaacutemlaacuteloacutek tervezeacutese feleacutepiacuteteacutesehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip56

14 Aszinkron sorrendi (szekvenciaacutelis) haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64

15 Az alaacutebbiakban koumlzoumllt feladatsor az I minta zaacuterthelyi a III eacutevfolyam informati-

kus hallgatoacutei reacuteszeacuterehelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip76

16 Kidolgozott szimulaacutecioacutera alkalmas haacuteloacutezatokhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip78

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

1 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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 3: Digitalis Aramkorok

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

1 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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 4: Digitalis Aramkorok

4

1 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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 5: Digitalis Aramkorok

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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 6: Digitalis Aramkorok

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

LIGHT1

A

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 7: Digitalis Aramkorok

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

LIGHT1

A

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 8: Digitalis Aramkorok

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 9: Digitalis Aramkorok

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 10: Digitalis Aramkorok

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 11: Digitalis Aramkorok

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 12: Digitalis Aramkorok

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

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 13: Digitalis Aramkorok

13

ANDOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

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 =

F 3212 )( CBA = CABABCBCACBA +++ = CABABCBCACBA ampampamp

NANDNAND haacuteloacutezat realizaacutelaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 14: Digitalis Aramkorok

14

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 ++

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

00 01 03 2 A 4 05 7 6

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 15: Digitalis Aramkorok

15

ORAND haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

Eacuterintkezős ORAND haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7

SW8

SW9

SW10

SW11

SW12

SW13

SW14

SW15

LIGHT1

+ _

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

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 16: Digitalis Aramkorok

16

A NORNOR haacuteloacutezat megvaloacutesiacutetaacutesaacutet MSZ jelkeacutepekkel az alaacutebbi haacuteloacutezat szimbolizaacutelja

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

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 17: Digitalis Aramkorok

17

Indexszaacutemos megadaacutesi moacutedszer

3212F (ABC) = 122 + 124 + 126 + 127 = 212 (10)

Idődiagram

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

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 18: Digitalis Aramkorok

18

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

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

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 19: Digitalis Aramkorok

19

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)

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 ++++++

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

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

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 20: Digitalis Aramkorok

20

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+AoplusB=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

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 21: Digitalis Aramkorok

21

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

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 22: Digitalis Aramkorok

22

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 ++

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 23: Digitalis Aramkorok

23

F(ABCD)= CBABDC ++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes EacuteSVAGY haacuteloacutezat

SW1 SW2

SW3SW4

SW5 SW6

LIGHT2

A B C D

F

NANDNAND alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval juthatunk el az alaacutebbiak szerint

ACBADCACBADCDCBAF ampamp)( =++= NANDNAND haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ jelkeacutepekkel

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 24: Digitalis Aramkorok

24

Konjunktiacutev alakban toumlrteacutenő egyszerűsiacuteteacutes menete az hogy a fuumlggveacuteny bdquo0rdquo helyeiből indulunk ki

F(ABCD)= )(amp)( CBADC +++ Eacuterintkezős megvaloacutesiacutetaacutes VAGYEacuteS haacuteloacutezat

SW1

SW2

SW4

SW5

SW6

LIGHT2

A

B

C

D

F

C

A NORNOR alakuacute fuumlggveacuteny meghataacuterozaacutesaacutehoz a De Morgan szabaacutely keacutetszeri alkalmazaacutesaacuteval jutunk el az alaacutebbi moacutedon

)()()(amp()( CBADCCBADCDCBAF ++++=+++= NORNOR haacuteloacutezat kialakiacutetaacutesa MSZ szimboacutelumokkal

-nem neacutelkuumlloumlzhetetlen primimplikaacutens

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 25: Digitalis Aramkorok

25

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

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

A fenti 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

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 26: Digitalis Aramkorok

26

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

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 27: Digitalis Aramkorok

27

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

H=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

ADOacute informaacutecioacutet generaacuteloacute egyseacuteg

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 28: Digitalis Aramkorok

28

- 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

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 29: Digitalis Aramkorok

29

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

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 30: Digitalis Aramkorok

30

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

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 31: Digitalis Aramkorok

31

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

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 32: Digitalis Aramkorok

32

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

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 33: Digitalis Aramkorok

33

CBCDACBCDAZ ampamp=++=

DCBBCDDCBDCBADCBBCDDCBDCBAK ampampamp=+++= A diszjunktiacutev alakban egyszerűsiacutetett kimeneti logikai fuumlggveacutenyek (XYZK) KV taacuteblaacutei eacutes az MSZ jelkeacutepekkel toumlrteacutenő NANDNAND realizaacutelaacutesuk laacutethatoacute az alaacutebbiakban

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 34: Digitalis Aramkorok

34

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 35: Digitalis Aramkorok

35

Eacuterintkezős realizaacutecioacute

SW1

SW2

SW3

SW4

SW5

SW6

SW7 SW8

SW9SW10

SW11

LIGHT1

LIGHT2

LIGHT3

A B C DX

Y

Z

SW1 SW2 SW3 SW4

SW5 SW6 SW7

SW8 SW9 SW10

SW11 SW12 SW13

LIGHT4

K

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 36: Digitalis Aramkorok

36

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

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 37: Digitalis Aramkorok

37

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

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 38: Digitalis Aramkorok

38

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 aacutermkoumlroumlk 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 aacutermkoumlr 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

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 39: Digitalis Aramkorok

39

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 (52 aacutebra) 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 A legfontosabb alapkapuk (TTL CMOS) műkoumldeacutese a bdquoDigitaacutelrdquo koumlnyvtaacuterban talaacutelhatoacute eacutes futtathatoacute DIGITALexe szoftver hasznaacutelataacuteval elsajaacutetiacutethatoacute eacutes reacuteszletesen nyomon koumlvethető

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

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 40: Digitalis Aramkorok

40

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 - Carry mi 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

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 41: Digitalis Aramkorok

41

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

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 42: Digitalis Aramkorok

42

Peacutelda a teljes oumlsszeadoacute S (sum) oumlsszegfuumlggveacutenyeacutenek megvaloacutesiacutetaacutesaacutera DC aacuteramkoumlrrel

U3 SN7413

ABCG1G2AG2B

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7

U7 74138

Adatszelektorok (vonalkivaacutelasztoacutek multiplexerek MUX-ok) 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

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 43: Digitalis Aramkorok

43

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

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 44: Digitalis Aramkorok

44

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 21 22

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

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 45: Digitalis Aramkorok

45

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)

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 46: Digitalis Aramkorok

46

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

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 47: Digitalis Aramkorok

47

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

U2U3U4

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

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 48: Digitalis Aramkorok

48

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

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 49: Digitalis Aramkorok

49

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-SlaveFF-ok koumlzbenső taacuteroloacutes szinkron műkoumldeacutesű taacuteroloacute elemek A fenti aacutebraacuteboacutel kitűnik hogy 2 db szinkron RS taacuteroloacuteboacutel eacutes egy inverterből aacutellnak

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 50: Digitalis Aramkorok

50

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

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 51: Digitalis Aramkorok

51

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

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 52: Digitalis Aramkorok

52

11 Hazaacuterd versenyhelyzet Hazaacuterd aszinkron szekvenciaacutelis haacuteloacutezatok gerjeszteacutesi fuumlggveacutenyeiben felleacutepő jelenseacuteg ami hamis műkoumldeacutest eredmeacutenyez un bdquoversenyhelyzetekrdquo alakulnak ki abban az esetben ha egyidejűleg egyneacutel toumlbb szekunder elem (FF) szeretneacute az aacutellapotaacutet megvaacuteltoztatni Hazaacuterd eacuteszreveacutetele a gerjeszteacutesi taacuteblaacutekban a FF-ok vezeacuterleacutesi fuumlggveacutenyeiben az hogy keacutet szomszeacutedos bdquo1rdquo-el vagy bdquo0rdquo-val jeloumllt mintermek vagy maxtermek nincsenek koumlzoumls toumlmbbel lefedve Sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterd uacutejabb EacuteS elem alkalmazaacutesaacuteval a sztatikus bdquo0rdquo hazaacuterd pedig uacutejabb VAGY elem alkalmazaacutesaacuteval kuumlszoumlboumllhető ki Peacutelda sztatikus bdquo1rdquo hazaacuterdra Peacutelda sztatikus 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

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 53: Digitalis Aramkorok

53

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 - log2 s meghataacuterozzuk a FF-ok szaacutemaacutet (s) sgtN

- elkeacutesziacutetjuumlk a kiacutevaacutent iraacutenyuacute aszinkron szaacutemlaacuteloacutet - N binaacuteris 1-eseit dekoacutedoljuk egy NAND elemmel majd a NAND kimeneteacutet a koumlzoumlsiacutetett

Resetre koumltjuumlk

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 54: Digitalis Aramkorok

54

U1 U2 U3 U4U5

U6

U7 U8 U9 U10

U11

U12

Oacuterajelgeneraacutetor

Reset

20 21 22 23

A fenti aacutebra a szaacutemlaacuteloacute feleacutepiacuteteacuteseacutet mutatja

N=12 eseteacutere fix hosszuacutesaacuteguacute leaacutelloacute aszinkron szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacutese JK FF-okkal

Keacutesziacuteteacutes menete

- log2 s meghataacuterozza a FF szaacutemaacutet sgtN - 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 21 22 23

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 55: Digitalis Aramkorok

55

JK FF-okboacutel kialakiacutetott aszinkron szaacutemlaacuteloacuteval megvaloacutesiacutetott fűtőelem kibekapcsolaacutesa

U1 U2 U3 U4U5

U6 U7 U8 U9

U10U11

U12

U13

U14

CLK

VP1

VP2

VP3

VP4

VP5

Heating No heating

Oacuterajel generaacutetor

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 ZoltaacutenVill amosmeacuternoumlki InteacutezetAUTOMATIZAacuteLAacuteSI TANSZEacuteK2003 01 10

Alkatreacutesz szuumlkseacuteglet

Taacutepegyseacuteg + 5 V +-5

Szilaacuterdtest rel eacute INPUT 3 - 32 V DC OUTPUT 240 V AC 25 A

Oacuterajelgeneraacutetor (RC oszci llaacutetor)

2 db SN 74107 2 x JK fl ip - flop T P

1 db SN 7400 4 x 2 NAND T P

1 db SN 74136 4 x 2 XOR O C

Csatl akozaacutes 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

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 56: Digitalis Aramkorok

56

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-1 20

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 JOHSON szinkron előreszaacutemlaacuteloacutek kialakiacutetaacutesaacutet szemleacuteltetik JK ill D FF-okboacutel feleacutepiacutetve

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 57: Digitalis Aramkorok

57

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

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 58: Digitalis Aramkorok

58

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

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 59: Digitalis Aramkorok

59

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 60: Digitalis Aramkorok

60

Peacutelda 4 bites JOHNSON koacuteduacute szaacutemlaacuteloacute keacutesziacuteteacuteseacutere 8085-oumls microp-ral 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 0Dh 0Ch 08h A főprogram a 3000h ciacutemtől kezdődik

LXI SP20C2h MVI A80h OUT C3h

Hurok1 LXI Hmemoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme MOV AM OUT C2h CALL rutin

Hurok INX H MOV AM OUT C2h CALL rutin CPI 08h JZ hurok1

Rutin-1 JMP hurok 1 fix keacuteslelteteacutesű szubrutin rutin MOV BA

LXI DFFAAh hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

2 vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin rutin MOV BA

IN E1h MOV DA

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 61: Digitalis Aramkorok

61

MVI E00h hurok2 DCX D

JNX5 hurok2 MOV AB RET

3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin 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 egy INPUT porton elhelyezkedő RC oszcillaacutetort hasznaacutelunk E2 port 45 bitjeacuten elhelyezkedik egy RC oszcillaacutetor Ha az 5 bit 1-es eacutes a 4 bit 0 ekkor műkoumldik 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

A főprogram lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 3000 31 CA

C2 07 20 30 3E FE 80 08

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 62: Digitalis Aramkorok

62

D3 CA C3 07

3007 21 30 29 C3 30 10 7E 30 a főprogram veacutege D3 301F 47 a fix keacuteslelteteacutesű rutin kezdete C2 11 CD AA 1F FF 30 3023 1B

3010 23 DD 7E 23 D3 78 C2 C9 a fix keacuteslelteteacutesű rutin veacutege CD 3029 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek kezdete 1F 01 30 03 FE 07 08 0F 0D 0C 3031 08 a memoacuteria taacuteblaacutezat ciacutemeacutenek veacutege

2 A vaacuteltoztathatoacute keacuteslelteteacutesi idejű szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47

DB E2 57 1E 00

3026 1B DD 26 30 78 C9

302C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme 3 Nyomoacutegomb megnyomaacutesaacutera keacutesleltető szubrutin lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 302D 11 3021 DB AA

E2 FF E6 3031 1B 01 DD FE 31 01 30 CA 78

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 63: Digitalis Aramkorok

63

2D C9 30 3037 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme C3 21 30

4 A beeacutepiacutetett RC oszcillaacutetor szubrutinjaacutenak lefordiacutetaacutesa geacutepi koacutedra 301F 47 E2 3021 DB E6

E2 30 E6 FE 30 00 FE CA 20 3A CA 30 2D C3 30 2D C3 30 21 303A 78 30 C9

302D DB 303C 00 a memoacuteria taacuteblaacutezat kezdő ciacuteme

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 64: Digitalis Aramkorok

64

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

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 65: Digitalis Aramkorok

65

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

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 66: Digitalis Aramkorok

66

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 -

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 67: Digitalis Aramkorok

67

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

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 68: Digitalis Aramkorok

68

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

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 69: Digitalis Aramkorok

69

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

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 70: Digitalis Aramkorok

70

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 Z5 a 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 000 001 011 010 110 111 101 100 a 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 0 0 1 1 1 1 0

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 71: Digitalis Aramkorok

71

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

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 72: Digitalis Aramkorok

72

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 mikrorpocesszorral betekinteacutest nyuacutejt a miroprocesszorok programozaacutesaacutenak technikaacutejaacuteba amely a keacutesőbbiekben segiacutetseacuteget fog nyuacutejtani a mikroprocesszorok ipari technoloacutegiaacutek automatizaacutelt műkoumldeacuteseacutenek a felhasznaacutelaacutesaacutehoz amelyet a koumlnyv2apdf file fog tartalmazni Feladat Tartaacutely toumllteacutesűriacuteteacutes megvaloacutesiacutetaacutesa 8086 microP-ral 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

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 73: Digitalis Aramkorok

73

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

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 74: Digitalis Aramkorok

74

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 microP-ral

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

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 75: Digitalis Aramkorok

75

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

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 76: Digitalis Aramkorok

76

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

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 77: Digitalis Aramkorok

77

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

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 78: Digitalis Aramkorok

78

Megjegyzeacutes A kombinaacutecioacutes haacuteloacutezatok bdquomegeacutepiacutethetőkrdquo a Logikai szimulaacutetor program segiacutetseacutegeacutevel telepiacuteteacutese utaacuten majd ezt koumlvetően elveacutegezhető a szimulaacutecioacute a haacuteloacutezatokon ilyen moacutedon ellenőrizhető a helyes műkoumldeacutes A program szimulaacutecioacutera azonnal alkalmas mintahaacuteloacutezatokat is tartalmaz 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) 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

79

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

80

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

Page 79: Digitalis Aramkorok

79

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

80

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

Page 80: Digitalis Aramkorok

80

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