Utlevert: mandag 29. april 2008 Veiledning: ingen veiledning ette er en frivillig øving. Øvingen tar for seg siste del av pensum, og det er derfor anbefalt å regne gjennom øvingen. et vil ikke bli gitt veiledning til denne øvingen. Oppgave 1 (Flanke- og nivåstyrte vipper) LOK INNGANGS- SIGNAL 1 2 t 2 t 4 t 6 t 8 t 10 t 12 t 14 t 16 t 18 t 20 t 22 t 24 t 26 t 28 t 30 t 32 t 34 figur 1: Tidsrespons for to sekvensielle kretser Legg merke til at det er en tidsforsinkelse fra den aktive klokkeflanken til utgangs-signalene 1 og 2 endrer seg (figur 1). a) Hvilket av pulstogene 1 og 2 hører til en -latch (nivåstyrt vippe), og hvilket hører til en -vippe (flankestyrt vippe)? Legg spesielt merke til hvordan invertereren i figur 3 er plassert. b) Hvilken betydning har begrepene oppsetningstid og holdetid i tilknytning til en vippe? Tegn inn oppsetningstid og holdetid på en passende måte i figuren. c) Sett opp eksitasjonstabell for -, JK-, og T-vippe, og forklar virkemåten til dem. ' figur 2: Blokkskjema for en -latch Undervisningsassistent Ingulf Helland Side 1 av 5
Master Latch Slave Latch LK figur 3: Oppbygging av en -vippe (master-slave flip-flop) Oppgave 2 (Analyse av sekvensielle kretser) Figur 4 viser en kretsrealisering av en tilstandsmaskin basert på JK-vipper. I denne oppgaven skal kretsen analyseres. Teorien bak analyse av sekvensielle kretser, samt noen nyttige eksempler, finner du i kapittel 6.5 og 6.6 i Gajski. Kretsen har 4 utganger, og består av 3 JKvipper samt en del kombinatorikk. Utgangene er merket med Y3 -Y0, og kombinatorikken for utgangssignalene er vist i øverste høyre del av skjemaet. a) Avgjør om kretsen vist i figur 4 er Moore- eller Mealy-type tilstandsmaskin. Begrunn svaret. b) Analyser kretsen og sett opp tilstandsdiagrammet. c) Når du er kommet frem til tilstandsdiagrammet, kan du forklare hvilken funksjon kretsen utfører? Hint: Observer utgangene Y3 -Y0 i hver av tilstandene, og representer hver sekvens av utgangssignalene på desimal form Undervisningsassistent Ingulf Helland Side 2 av 5
lk Utgangs-kombinatorikk Y 3 J 2 2 Y 2 K 2 2 Y 1 J 1 1 K 1 1 Y 0 J 0 0 K 0 0 J 2 K 2 J 1 K 1 J 0 K 0 6 Buss Figur 4: Tilstandsmaskin-design med JK-vipper Undervisningsassistent Ingulf Helland Side 3 av 5
Oppgave 3 (esign av tilstandsmaskin) I figur 5 vises tilstandsdiagrammet for en tilstandsmaskin. en eksisterende kretsløsningen for denne skal erstattes med en ny kretsløsning basert på -vipper. a) Ta utgangspunkt i figur 5. Skriv opp nestetilstandstabellen for tilstandsmaskinen. Bruk implikasjonstabell, og reduser antall tilstander. (Husk definisjonen av ekvivalente tilstander.) b) Kod tilstandene v.h.a. minimum-bit-change-metoden. Skriv opp ny forenklet nestetilstandstabell. Velg -vipper og sett opp likninger for inngangene til vippene. (Husk virkemåten til -vippe, jfr oppgave 3 øving 5) NOTASJON: TILSTAN U 0 INNGANGS- VERI UTGANGS- VERI U 1 U 7 U 2 0010 U 6 U 3 0011 U 4 0101 U 5 1000 Figur 5: Tilstandsdiagram for gitt tilstandsmaskin c) Sett opp likningene for utgangene Y3Y2Y1Y0. For alle ulovlige kombinasjoner av signaler fra vippene skal utgangen tvinges til 0b. d) Tegn opp det nye tilstandsdiagrammet. u vil se at antall tilstander er redusert, uten at antall vipper som trengs er redusert. Hvis kretsen utsettes for forstyrrelser, kan vi risikere å få ulovlige kombinasjoner av verdier på vippe-utgangene. et vil si at vi kan Undervisningsassistent Ingulf Helland Side 4 av 5
havne i en ulovlig tilstand. Hva skjer da etter neste klokkeflanke? I verste fall kan man komme i vranglås, hvilket vil si at tilstandsmaskinen havner i en lukket sekvens av ulovlige tilstander. Avgjør nestetilstandene til de ulovlige tilstandene, ved å sette inn i likningene. Hvis systemet du har designet inneholder en vranglås, må du gjøre om uttrykkene til vippeinngangene. e) Tegn inn de ulovlige tilstandene i tilstandsdiagrammet. f) Tegn logisk kretsskjema for denne tilstandsmaskinen. u kan bruke hvilke porter du vil, med inntil 3 innganger pr. port. Oppgave 4 (R-krets) Undervisningsassistent Ingulf Helland Side 5 av 5