Презентация по информатике "Схемные логические элементы"

• 1 слайд

  СХЕМНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
  

• 2 слайд

  Триггеры
  Триггер (бистабильный мультивибратор) — это цифровой автомат, имеющий несколько входов и 2 выхода.
  Триггер — это устройство последовательного типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.
  Триггерами называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти.
  Триггер — один из базовых (основных) элементов цифровой техники[. Некоторые исследователи включают триггер в 100 великих изобретений.
  Триггер не является логическим элементом первого уровня, а сам состоит из логических элементов первого уровня — инверторов или логических вентилей. По отношению к логическим элементам первого уровня триггер является логическим устройством второго уровня.
  Триггер — элементарная ячейка оперативной памяти.
  Триггер — простейшее устройство, выполняющее логическую функцию с обратной связью, то есть простейшее устройство кибернетики.
  N-ичный триггер — устройство (элементарная переключаемая ячейка памяти, переключатель с N устойчивыми положениями), которое имеет N устойчивых состояний и возможность переключения из любого состояния в любое другое состояние.
  Триггер — это логическое устройство с двумя устойчивыми состояниями 0 и 1, имеющие несколько входов и два выхода, один прямой, а другой инверсный.
  
  

• 3 слайд

  ТРИГГЕР
  Триггер — простейшее последовательное устройство, которое может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое под воздействием входных сигналов. 
  

• 4 слайд

  ВЫХОДЫ ТРИГГЕРА
  Входы триггера разделяют на информационные и управляющие (вспомогательные).
  Информационные входы используются для управления состоянием триггера.
  Управляющие входы обычно используются для предварительной установки триггера в некоторое состояние и для синхронизации.
  

• 5 слайд

  Классификация триггеров
  способ приема информации;
  принцип построения;
  функциональные возможности
  

• 6 слайд

  По функциональным возможностям
  
  ● с раздельной установкой состояния 0 и 1 (RS-триггеры);
  ● универсальные (JK-триггеры);
  ● с приемом информации по одному входу D (D-триггеры, или триггеры задержки);
  ● со счетным входом Т (Т-триггеры).
  

• 7 слайд

  Асинхронные и синхронные триггеры
  Асинхронный триггер — изменяет свое состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала.
  Синхронные триггеры — реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации C (от англ. clock). Этот вход также обозначают терминами «строб», «такт».
  
  

• 8 слайд

  Входы триггеров
  Входы триггеров обычно обозначают следующим образом:
  S — вход для установки в состояние «1»;
  R — вход для установки в состояние «0»;
  J — вход для установки в состояние «1» в универсальном триггере;
  К — вход для установки в состояние «0» в универсальном триггере;
  Т — счетный (общий) вход;
  D — вход для установки в состояние «1» или в состояние «0»;
  V — дополнительный управляющий вход для разрешения приема информации (иногда используют букву Е вместо V).
  
  

• 9 слайд

  Асинхронный RS-триггер
  
  Триггер имеет два информационных входа: S (от англ. set) и R (от англ. reset).
  Закон функционирования триггеров удобно описывать таблицей переходов, которую иногда также называют таблицей истинности.
  
  

• 10 слайд

  Асинхронный триггер
  

• 11 слайд

  Синхронный RS-триггер
  
  

• 12 слайд

  JK-триггер
  
  
  JK-триггеры являются синхронными.
  появление на обоих информационных входах (J и К) логических единиц (для прямых входов) приводит к изменению состояния триггера 
  

• 13 слайд

  JK-триггер
  
  
  

• 14 слайд

  D-триггер
  
  D-триггер (от англ. delay), повторяющий на своем выходе состояние входа
  

• 15 слайд

  Т-триггер
  
   изменяет свое логическое состояние на противоположное по каждому активному сигналу на информационном входе Т.
  

• 16 слайд

  Логические электронные регистры
  
  Регистр — это логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.
  Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.
  

• 17 слайд

• 18 слайд

  Типичными являются следующие операции:
  ● прием слова в регистр;
  ● передача слова из регистра;
  ● поразрядные логические операции;
  ● сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
  ● преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
  ● установка регистра в начальное состояние (сброс).
  
  

• 19 слайд

  Классификация
  Регистры классифицируются по следующим видам
  ● накопительные (регистры памяти, хранения);
  ● сдвигающие.
  
  В свою очередь сдвигающие регистры делятся:
  ● по способу ввода-вывода информации на:
  • параллельные,
  • последовательные,
  • комбинированные;
  ● по направлению передачи информации на:
  • однонаправленные,
  • реверсивные.
  
  

• 20 слайд

  Накопительный регистр с параллельными вводом и выводом информации
  
  Основой регистра являются D-триггеры, которые на своих выходах повторяют значения сигналов на входах X1 — Х4 (информационные входы) при логическом сигнале 1 на входе синхронизации 
  

• 21 слайд

  Регистры сдвига
  
  Сдвиговые регистры (или последовательные (сдвигающие) регистры) представляют собою цепочку разрядных схем, связанных цепями переноса. Основной режим работы — сдвиг разрядов кода от одного триггера к другому на каждый импульс тактового сигнала. В однотактных регистрах со сдвигом на один разряд вправо слово сдвигается при поступлении тактового сигнала. Вход и выход последовательные (англ. Data Serial Right, DSR).
  

• 22 слайд

  Сумматоры
  Сумматоры — это комбинационные устройства, предназначенные для сложения чисел.
  

• 23 слайд

  Цифровые сумматоры
  
  Работа устройства, реализующего таблицу истинность, описывается следующими уравнениями
  S = А·В + А·В
  Р = А·В
  

• 24 слайд

  Полный сумматор
  При суммировании двух многоразрядных чисел для каждого разряда (кроме младшего) необходимо использовать устройство, имеющее дополнительный вход переноса. Такое устройство называют полным сумматором и его можно представить как объединение двух полусумматоров (Рвх — дополнительный вход переноса). Сумматор обозначают через SM.
  

• 25 слайд

  Цифровые компараторы
  
  Цифровые компараторы выполняют сравнение двух чисел, заданных в двоичном коде. Они могут определять равенство двух двоичных чисел A и B с одинаковым количеством разрядов либо вид неравенства A> B или A < B. Цифровые компараторы имеют три выхода.
  

• 26 слайд

  Цифровые компараторы
  
  микросхема К564ИП2 является четырехразрядным компаратором, в котором каждый из одноразрядных компараторов аналогичен рассмотренной ранее схеме.
  

• 27 слайд

  Мультиплексор
  Мультиплексором — называют комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX (от англ. multiplexor), а также через MS (от англ. multiplex or selector).
  

• 28 слайд

  Мультиплексор
  Входы:
  Информационные
  Адресные
  Стробирующие
  
  
  
  

• 29 слайд

  Адресные входы
   Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу.
  Если между числом информационных входов n и числом адресных входов m действует соотношение n = 2m, то такой мультиплексор называют полным.
  Если n< 2m, то мультиплексор называют неполным.
  

• 30 слайд

  Разрешающие входы
  Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов.
  Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу.
  

• 31 слайд

  Двухвходовый
  мультиплексор  (2 →1)
  
  Основа - две схемы совпадения на элементах И, которые при логическом уровне «1» на одном из своих входов повторяют на выходе то, что есть на другом входе.
  

• 32 слайд

  Четырехвходовый
  мультиплексор
  
  

• 33 слайд

  Мультиплексоры
  Мультиплексоры могут использоваться в делителях частоты, триггерных устройствах, сдвигающих устройствах и др. Мультиплексоры часто используют для преобразования параллельного двоичного кода в последовательный.
  

• 34 слайд

  Демультиплексор
  Демультиплексором называют устройство, в котором сигналы с одного информационного входа, поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах.
  Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS.
  

• 35 слайд

  Демультиплексор
  Если соотношение между числом выходов n и числом адресных входов m определяется равенством n= 2m, то такой демультиплексор называется полным
  При n< 2m демультиплексор является неполным.
  

• 36 слайд

  Демультиплексор
  с двумя выходами
  
  

• 37 слайд

  Демультиплексор
  

• 38 слайд

  Демультиплексор
  Для наращивания числа выходов демультиплексора используют каскадное включение демультиплексоров.
  

• 39 слайд

  Функции
  демультиплексоров
  
  Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов
  Можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать цифровые, аналоговые сигналы.
  

• 40 слайд

  Логические устройства
  Устройство называют комбинационным, если его выходные сигналы в некоторый момент времени однозначно определяются входными сигналами, имеющими место в этот момент времени.
  Иначе устройство называют последовательностным или конечным автоматом (цифровым автоматом, автоматом с памятью). В последовательностных устройствах обязательно имеются элементы памяти. Состояние этих элементов зависит от предыстории поступления входных сигналов. Выходные сигналы последовательностных устройств определяются не только сигналами, имеющимися на входах в данный момент времени, но и состоянием элементов памяти. Таким образом, реакция последовательностного устройства на определенные входные сигналы зависит от предыстории его работы.
  
  

• 41 слайд

  Шифраторы
  
  Шифратор — это комбинационное устройство, преобразующее десятичные числа в двоичную систему счисления, причем каждому входу может быть поставлено в соответствие десятичное число, а набор выходных логических сигналов соответствует определенному двоичному коду.
  Шифратор - «кодер» (от англ. coder)
  

• 42 слайд

  Если количество входов настолько велико, что в шифраторе используются все возможные комбинации сигналов на выходе, то такой шифратор называется полным.
  Если не все, то неполным.
  Число входов и выходов в полном шифраторе связано соотношением n= 2m, где n— число входов, m— число выходов.
  
  
  

• 43 слайд

• 44 слайд

  у1 = Х1+ Х3+ Х5+ Х7+X9
  у2 = Х2 + Х3 + Х6 + X7
  у3 = Х4 + Х5 + Х6 + Х7 
  у4 = Х8 + X9
  

• 45 слайд

  Шифратор с приоритетом
  Код двоичного числа соответствует наивысшему номеру входа, на который подан сигнал «1», т. е. на приоритетный шифратор допускается подавать сигналы на несколько входов, а он выставляет на выходе код числа, соответствующего старшему входу.
  

• 46 слайд

  Основное назначение шифратора — преобразование номера источника сигнала в код (например, номера нажатой кнопки некоторой клавиатуры).
  

• 47 слайд

  Дешифраторы
  
  комбинационное устройство, преобразующее n-разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду.
  Число входов и выходов в так называемом полном дешифраторе связано соотношением m= 2n, где n- число входов, а m— число выходов.
  Если в работе дешифратора используется неполное число выходов, то такой дешифратор называется неполным.
  

• 48 слайд

  Дешифратор — одно из широко используемых логических устройств. Его применяют для построения различных комбинационных устройств.
  

• 49 слайд

  Преобразователи кодов
  
  устройства, предназначенные для преобразования одного кода в другой, при этом часто они выполняют нестандартные преобразования кодов. Преобразователи кодов обозначают через X/Y.
  

• 50 слайд

• 51 слайд

• 52 слайд

• 53 слайд