wyklad03.pdf
(
336 KB
)
Pobierz
Microsoft PowerPoint - wyklad07.ppt [Read-Only]
Sekwencyjne układy cyfrowe
Układ sekwencyjny – to układ cyfrowy, w którym zależność między wartościami sygnałów
wejściowych (tzw. stan wejść) i wyjściowych (tzw. stan wyjść) nie jest jednoznaczna.
Stan wyjść układu sekwencyjnego zależy nie tylko od aktualnego stanu wejść ale również od
poprzednich stanów wejść tzn. od kolejności (sekwencji) zmian stanów wejść. Układy te
zapamiętują historię oddziaływań sygnałów wejściowych – dlatego też nazywane są układami z
pamięcią. Pamięć układu, tzw. blok pamięci, tworzy minimalna liczba wielkości niezbędnych do
opisania wszystkich skutków przeszłych oddziaływań. Wielkości te nazywane są stanem pamięci
wewnętrznej (stanem pamięci lub stanem wewnętrznym) układu.
Temu samemu stanowi wejść mogą więc w układzie sekwencyjnym odpowiadać różne stany
wyjść, zależność pomiędzy stanem wejść i wyjść układu nie jest jednoznaczna.
W zależności od sposobu oddziaływania sygnałów wejściowych na układ (a właściwie na blok
pamięci) układy sekwencyjne dzielone są na:
układy asynchroniczne
zmiana stanu pamięci następuje bezpośrednio (w dowolnej chwili czasu) pod wpływem
zmiany stanu wejść,
układy synchroniczne
zmiana stanu pamięci następuje tylko w ściśle określonych chwilach czasu wyznaczanych
przez dodatkowy sygnał wejściowy układu tzw. sygnał taktujący (zegarowy,
synchronizujący).
"
Ukþady cyfrowe f.2/1
Sekwencyjne układy cyfrowe – oznaczenia
x
i
– i-ty sygnał wejściowy;
m – ilość sygnałów wejściowych;
y
i
– i-ty sygnał wejściowy;
n – ilość sygnałów wejściowych;
Q
i
– i-ty element pamięci;
p – ilość elementów pamięci;
q
i
– aktualny stan i-tego elementu pamięci Q
i
:
X = (x
1
, x
2
, …, x
m
) – stan wejść;
Y = (y
1
, y
2
, …, y
n
) – stan wyjść ;
A = (q
1
, q
2
, …, q
p
) – stan pamięci wewnętrznej (stan pamięci lub stan wewnętrzny);
X – zbiór wszystkich stanów wejść (zawiera maksymalnie 2
m
stanów);
Y – zbiór wszystkich stanów wyjść (zawiera maksymalnie 2
n
stanów);
A – zbiór wszystkich stanów wewnętrznych (zawiera maksymalnie 2
p
stanów);
W realizacji stykowej element pamięci Q
i
realizowany jest jako przekaźnik. Po zmianie sygnału
wejściowego przekaźnika stan jego cewki Q
i
może różnić się od stanu jego zestyków q
i
. W
praktyce na przełączenie potrzebny jest czas (kilkanaście milisekund). Jeżeli stan zestyków q
i
różni się od stanu cewki Q
i
to elementy bloku pamięci będą zmieniały swój stan aż do zrównania
stanów Q
i
i q
i
. Podobne opóźnienie (kilka nanosekund) wprowadzają elementy bezstykowe – po
zmianie stanu wejść sygnały wyjściowe bloku pamięci q
i
będą miały przez pewien czas wartości
wynikające ze stanu poprzedniego.
"
Ukþady cyfrowe f.2/2
Sekwencyjne układy cyfrowe – struktura
Przyjmuje się następujący opis funkcjonowania układu sekwencyjnego:
sygnały wejściowe x
i
(i = 1 : m) przekazywane są do elementów pamięci Q
j
(j = 1 : p) które
tworzą tzw. blok pamięci, sygnały wyjściowe bloku pamięci q
j
zależą od wartości sygnałów
wejściowych x
i
oraz od stanu samej pamięci q
j
(tzn. od poprzednich sygnałów wyjściowych
bloku pamięci), oddziaływanie sygnałów wyjściowych bloku na jego wejścia stanowi
sprzężenie zwrotne,
sygnały z wyjść bloku pamięci q
j
wysyłane są również do elementów wyjściowych układu,
które na ich podstawie (i ewentualnie sygnałów wejściowych układu) generują sygnały
wyjściowe y
k
(k = 1 : n).
BP – blok pamięci;
BW – blok elementów wyjściowych;
S – sygnał taktujący (tylko w układach synchronicznych)
Sygnały wejściowe przesyłane są na wejście
bloku wyjściowego tylko w tzw. układach Mealy’ego,
Jeżeli blok wyjściowy otrzymuje wyłącznie sygnały
z bloku pamięci to układ taki jest nazywany
układem Moore’a
.
q
1
q
j
q
1
q
j
q
p
S
BP
q
p
y
1
(t)
x
1
x
i
BW
y
j
(t)
y
n
(t)
x
m
Rys. 1. Schemat blokowy układu sekwencyjnego
"
Ukþady cyfrowe f.2/3
Sekwencyjne układy cyfrowe – opis
Działanie układów sekwencyjnych opisuje się za pomocą funkcji przejść:
δ: A×X → A,
oraz funkcji wyjść:
λ: A×X → Y (dla układu Mealy’ego) lub λ: A → Y (dla układu Moore’a)
Funkcja przejść określa stan wewnętrzny układu w chwili (t + 1) na podstawie stanu
wewnętrznego i stanu wejść w chwili poprzedniej t:
A
t +1
= δ(A
t
, X
t
).
Funkcja przejść δ odpowiada za pamięć układu, na schemacie blokowym układu była
reprezentowana przez blok pamięci.
Funkcja wyjść określa stan wyjściowy układu w zależności od stanu wewnętrznego,
i ewentualnie stanu wejściowego, w tej samej chwili:
Y
t
= λ(A
t
, X
t
) (dla układu Mealy’ego),
Y
t
= λ(A
t
) (dla układu Moore’a).
Każdy układ sekwencyjny może być zaprojektowany jako układ Moore’a lub Mealy’ego. Układy
Mealy’ego mają zwykle prostszą strukturę.
"
Ukþady cyfrowe f.2/4
Sekwencyjne układy cyfrowe – uwagi
Funkcja wyjść λ wyznacza wartości sygnałów wyjściowych – na schemacie blokowym układu
sekwencyjnego była reprezentowana przez blok wyjściowy;
λ jest funkcją przyporządkowującą każdemu argumentowi (A
t
, X
t
) czy (A
t
) dokładnie jeden
stan wyjść Y
t
; stąd blok wyjściowy układu sekwencyjnego jest układem kombinacyjnym.
Stany wejść, stany wewnętrzne i stany wyjść układów sekwencyjnych określone są w
dyskretnych chwilach czasu:
t
1
, t
2
, t
3
, … .
W układach asynchronicznych odstęp pomiędzy kolejnymi chwilami czasu jest różny,
t
2
= t
1
+ ∆t
1
, t
3
= t
2
+ ∆t
2
, …,
zależy od czasu reakcji elementów układu ∆t
k
,
w układach synchronicznych odstępy są równe, zależne od sygnału taktującego:
t
2
= t
1
+ ∆t, t
3
= t
2
+ ∆t, …, (∆t > ∆t
k
).
Układy asynchroniczne pracują na ogół szybciej od układów synchronicznych. Różnice w
prędkościach działania elementów układu asynchronicznego przyczyniają się do powstawania
niekorzystnych zjawisk (hazard, wyścig krytyczny), zjawiska te nie występują w układach
synchronicznych.
"
Ukþady cyfrowe f.2/5
Plik z chomika:
amok10
Inne pliki z tego folderu:
11115.pdf
(143 KB)
CHIP-artyku%B3.doc
(3161 KB)
CX-ONE-PL+Broszura.pdf
(3019 KB)
209099.pdf
(3149 KB)
13-2009-pn-dzp-rpw_57_Załacznik nr 1 do SIWZ.pdf
(140 KB)
Inne foldery tego chomika:
PLC II
PLC Nauka
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin