Lab. D2 Datateknikk TELE1004-A 13H HiST-AFT-EDT

Transkript

1 Lab. D2 Datateknikk TELE1004-A 13H HiST-AFT-EDT Merk: Det er tre oppgåver; A, B og C. Til A og B er det obligatorisk førarbeid. D2.A: Synkron binær teljar med T-vipper Figur 1 inneheld fire JK-vipper der J- og K-inngangane på kvar vippe er kopla saman. Då fungerer dei som T-vipper. Dei to tome boksane representerer logiske portar. Dei kan vera av AND- eller av OR-typen, og dei kan ha fleire enn to inngangar. Det eksterne klokkesignalet kjem frå ein prellfri monostabil brytar. Figur 1 Det skal konstruerast ein 4-bit synkron binær teljar med ein teljesekvens frå 0 til 15 med repetisjon frå 0. Flanketrigga T-vipper skal brukast. I figuren er T-vippene framstilte som JK-vipper med parallellkopla inngangar. (Oppkoplinga må gjerast soleis på digitalteknikk-panelet DIGI BOARD 2 seinare i lab.oppgåva.) 1. Før du møter fram på laboratoriet a. Nestetilstandstabell Framstill teljesekvensen i ein nestetilstandstabell som inneheld verdiane Q D, Q C, Q B og Q A. Fyll ut tabellen i vedlegg 1. Merk høgre venstre-rekkjefylgda: Q A representerer LSB, medan Q D representerer MSB i teljarverdien. b. Finn vippeinngangsfunksjonane Finn uttrykk for inngangsfunksjonane T D, T C, T B og T A til dei fire vippene ved å bruka den vanlege konstruksjonsprosedyren. Teljaren kan ev. konstruerast direkte ut frå dei binære talverdiane i nestetilstandstabellen: Q A byter verdi etter kvar klokkepuls Q B kan byta verdi berre dersom Q A = 1 Q C kan byta verdi berre dersom både Q A = 1 og Q B = 1 Q D kan byta verdi berre dersom både Q A = 1, Q B = 1 og Q C = 1 c. Teikn logisk skjema Tak utgangspunkt i figur 1 og gjer ferdig det logiske skjemaet for den 4-bit synkrone teljaren. Teikn ev. rett på oppgåvearket.

2 2. Set opp og prøv ut sekvenskoplinga på DIGI BOARD 2 d. Oppkopling Teljaren skal koplast opp vha. dei logiske portane og vippene på panelet. Klokkesignalet er tilgjengeleg heilt til venstre nedanføre midten. Utgangane skal koplast til fire LED-indikatorar og til dei fire inngangane på 7-segmentdekodaren (den kombinatoriske blokka som matar 7-segmentruta). Kor mange inngangsvariablar har sekvenskoplinga? e. Utprøving Slå på driftsspenninga. Kan du observera tilstandsendringar på LED-indikatorane? Kan du sjå heksadesimale siffer i korrekt sekvens på 7-segmentruta? D2.B: Aiken-teljar Aiken-kode er ein variant av BCD-kode [Binary Coded Decimal], altso ein 4-bit kode som representer dei desimale sifra 0 9. Jamfør tabellen: Desimal verdi Kodeord ABCD Kodeord på HEX-form x x x x x xB xC xD xE xF

3 1. Før du møter fram på laboratoriet Det skal konstruerast ein 4-bit synkron teljar for ein Aiken-sekvens. Teljesekvensen skal vera 0 9 og om att frå 0. Bruk fire flanketrigga JK-vipper i konstruksjonen, jf. figur 2. Figur 2 f. Nestetilstandstabell Set opp nestetilstandstabell (sjå vedlegg 1). Kall dei fire tilstandsvariablane A, B, C og D, der A er MSB. Kor mange rader med ubrukte tilstandar er det i tabellen? g. Finn vippeinngangsfunksjonane Skriv opp eksitasjonstabellen for JK-vippe og bruk det som eit hjelpemiddel: Føy til i nestetilstandstabellen åtte nye kolonnar med inngangsverdiane til JK-vippene. Bruk Karnaugh-diagramma (sjå vedlegg 2) til å finna uttrykk for dei åtte vippeinngangane i form av logiske funksjonar av A, B, C og D på sum av produkt-form. Dei ubrukte tilstandane/kodeorda skal handsamast som valfrie kombinasjonar. Prøv å finna produkt som er felles for fleire funksjonar. Det kan vera nyttig når det skal koplast opp på panelet. Merk: Sjå noggrant på Karnaugh-diagramma. Der skal du skriva opp variablane og verdiane i ei anna rekkjefylgd enn det du er mest van med i datateknikkemnet. * Svar: J A = * Svar: K A = * Svar: J B = * Svar: K B = * Svar: J C = * Svar: K C = * Svar: J D = * Svar: K D =

4 2. Set opp og prøv ut sekvenskoplinga på DIGI BOARD 2 h. Oppkopling Teljaren skal koplast opp vha. logiske portar og vipper på panelet. Klokkesignalet skal genererast manuelt med ein prellfri monostabil brytar, som sit heilt til venstre på panelet. Utgangane skal koplast til fire LED-indikatorar og til dei fire inngangane på 7-segmentdekodaren. Kor mange inngangsvariablar har sekvenskoplinga? i. Utprøving Slå på driftsspenninga. Trykk på den monostabile brytaren for å generera klokkepulsar Kan du observera tilstandsendringar på LED-indikatorane? Generer fleire klokkepulsar. Kan du sjå heksadesimale siffer i sekvens på 7-segmentruta? Skriv opp alle sifra i sekvensen. Er sekvensen korrekt?

5 D2.C: Modulo-n ned-teljar j. Prøv deg fram Ein modulo-n ned-teljar skal konstruerast med teljarblokka CTRDIV16 (finst på DIGI BOARD 2). Ingen andre komponentar skal brukast. Figur 3 Fullfør krinsen i figur 3. Merk at den teljarinngangen som ikkje mottek teljepuls skal ha «1». Kopla teljarutgangane til 7-segmentdekodaren, slik at teljarstanden kan lesast av. Påtrykk eit 1 Hz klokkesignal til teljarinngangen på CTRDIV16. Kontroller at den korrekte teljesekvensen kjem fram i 7-segmentruta. Prøv å bruka fleire ulike startverdiar for teljesekvensen. Merk at både nullstillingsinngangen og styreinngangen for innlasting er asynkrone. Tilleggsspørsmål: Er det mogeleg å konstruera ein modulo-n opp-teljar med CTRDIV16 utan å bruka fleire komponentar? Gjev grunn for svaret!

6 Vedlegg 1 A B C D A t+1 B t+1 C t+1 D t+1 J A K A J B K B J C K C J D K D

7 Vedlegg 2 J A = K A = J B = K B = J C = K C = J D = K D =