Sekvenssipiirin tilat

Transkriptio

1 igitaalitekniikka (piirit) Luku Täsmätehtävä Tehtävä Sekvenssipiirin tilat Montako tilaa vähintään tarvitaan seuraavissa sekvenssipiireissä: Painikkeella ohjattava lampun sytytys ja sammutus. Näyttöä ohjaava piiri, kun näyttö näyttää vuorotellen sykkeen, ruumiinlämmön, veren alapaineen ja veren yläpaineen. Joulukoriste, jossa on kymmenen lamppua. Yksi lampuista kerrallaan palaa. Seurapelin digitaalinen tiimalasi, joka näyttää jäljellä olevat minuutit ja sekunnit ja alkaa arvosta 2 min

2 igitaalitekniikka (piirit) Luku Täsmätehtävä Tehtävä 2 Synkroninen sekvenssipiiri Vastaa seuraaviin kysymyksiin: IN NS Tilarekisteri PS Kombinaatiopiiri OUT NS Mitkä ovat synkronisen sekvenssipiirin osat? Mitkä signaalit vaikuttavat tilarekisterin tilanmuutokseen? Mistä signaaleista lähtösignaalit riippuvat? Onko välttämättä oltava muita tulosignaaleja kuin kellosignaali? Mikä merkitys kellosignaalilla on? Määrääkö kellosignaali piirin seuraavan tilan? Kombinaatiopiiri ja tilarekisteri Seuraava tila NS ja kellosignaali Nykyisestä tilasta PS ja ehkä tulosignaaleista IN Ei Se määrää, milloin tilarekisterin tila PS muuttuu Ei, se riippuu vain seuraavan tilan signaaleista NS

3 igitaalitekniikka (piirit) Luku Täsmätehtävä Tehtävä 3 Tilarekisterin kiikkujen lukumäärä Yhdistä oikeat luvut viivoilla. Tilojen määrä Kiikkujen määrä

4 igitaalitekniikka (piirit) Luku Täsmätehtävä Tehtävä 4 Tilanmuutokset Vastaa seuraaviin kysymyksiin. Mikä signaali määrää nykyisen tilan (PS) muutoksen ajankohdan? VUOR NS TR PS KP Tila YKS KAK L L2 NS Tilanmuutoksessa YKS KAK PS muuttuu ja PS. Miksi? Tilanmuutoksessa YKS KAK vain toinen signaaleista L ja L2 muuttuu. Miksi? Ennen muutosta NS = ja NS =. PS ja PS saavat NS:n ja NS:n arvot. VUOR =. Siirrytään valojen vuorottelutoimintaan. PS PS VUOR NS NS L L2

5 igitaalitekniikka (piirit) Luku Täsmätehtävä Tehtävä 5 Mooren kone ja Mealyn kone Vastaa seuraaviin kysymyksiin. Voiko tulosignaalin muutos aiheuttaa lähtösignaalin välittömän muutoksen Mooren koneessa? Voiko lähtösignaali muuttua kesken kellojakson Mealyn koneessa? Riippuuko nykyinen tila tulosignaaleista Mealyn koneessa? Vaikuttaako kellosignaalin taajuus siihen, miten nopeasti lähtösignaalit voivat muuttua Mooren koneessa? Ei voi Voi Ei riipu Vaikuttaa IN Lähdöt muodostava kombinaatiopiiri OUT Vain Mealyn koneessa IN Lähdöt muodostava kombinaatiopiiri OUT Tilarekisterteri PS Seuraavan tilan muodostava kombinaatiopiiri NS Tilarekisterteri PS Seuraavan tilan muodostava kombinaatiopiiri NS

6 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä SR-salpa Vastaa seuraaviin kysymyksiin. S R Tila Ei muutu Nollattu Asetettu Kielletty Millä signaalilla SR-salpa nollataan? SR-salpa asetetaan viisi kertaa peräkkäin nollaamatta sitä välillä. Mikä on -signaalin arvo viidennen asetuksen jälkeen? Mikä S- ja R-tulojen yhdistelmä on kielletty? Montako bittiä tietoa yhteen SR-salpaan voidaan tallettaa? Missä SR-salpoja käytetään suuria määriä? R-signaalilla =. Asetusten lukumäärä ei vaikuta :n arvoon S = R = Yksi bitti Nopeissa muistipiireissä

7 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 2 -salpa Alla on esitetty -salvan piirrosmerkki ja aikakaavio. Täydennä ne. Käytä apuna oheista -salvan toimintakaaviota. Tila X Ei muutu Nollattu Asetettu C

8 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 3 -kiikku C C 2 Mikä signaali määrää -kiikun seuraavan tilan? -signaali Milloin piirrosmerkin mukaisen -kiikun tila muuttuu? Milloin piirrosmerkin 2 mukaisen -kiikun tila muuttuu? Montako bittiä tietoa yhteen -kiikkuun voidaan tallettaa? Mihin käyttöön -kiikku sopii hyvin? Kellosignaalin nousevalla reunalla Kellosignaalin laskevalla reunalla Yksi bitti Synkronisen sekvenssipiirin tilarekisteriin

9 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 4 T-kiikku Täydennä alla esitetty nousevalla reunalla liipaistavan T-kiikun piirrosmerkki ja aikakaavio. Käytä apuna oheista T-kiikun toimintakaaviota. T (t+) Tila (t) Ei muutu (t) Vaihtuu T T C T

10 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 5 JK-kiikku Vastaa seuraaviin kysymyksiin. Käytä apunasi oheista JK-kiikun toimintakaaviota. Millä kytkennällä JK-kiikusta saadaan T- kiikku? Entä millä -kiikku (tarvitaan yksi lisäpiiri)? Minkä arvon annat J- ja K-tulolle, kun haluat, että kiikku asettuu seuraavan kellopulssin nousevalla reunalla? Millainen on laskevalla reunalla liipaistavan JK-kiikun piirrosmerkki? J K (t+) Tila (t) Ei muutu Nollautuu Asettuu (t) Vaihtuu Yhdistetään J ja K. T = J = K J =, K = J C K J C K

11 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 6 Kiikun ajoitusparametrit Esitä kysytyt ajat nanosekunteina kaavion perusteella. Asettumisaika 3 ns Pitoaika 2 ns Etenemisviive 9 ns Asettumisaika Pitoaika Etenemisviive Saa muuttua t su t h Saa muuttua t pd t/ns 5 5

12 igitaalitekniikka (piirit) Luku 2 Täsmätehtävä Tehtävä 7 Asynkroninen asetus ja nollaus Alla on esitetty asynkronisesti nollattavan -kiikun piirrosmerkki ja osittain täytetty toimintakaavio. Täydennä toimintakaavio. R Piirrosmerkki C R R Toimintakaavio X X

13 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä Vilkuttimen määrittely ja lohkokaavio Vilkuttimessa VILK on kaksi tilaa. Toisessa niistä vilkuttimen lamppu palaa ( = ), toisessa ei. Tila vaihtuu kellosignaalin tahdissa. Kellosignaalin taajuus on Hz. Laadi vilkuttimen vuokaavio ja lohkokaavio. Vuokaavio Lohkokaavio s VILK VILK Lamppu palaa palaa s Kellojakso s

14 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 2 Tilalohko ja lähtönuoli Laadi tilalohko ja lähtönuolet, kun tilasta tiedetään seuraavat asiat: Tilan nimi on VALO Tilassa lähtösignaali on aktiivinen Tilakoodi on OPER RUN NORM VALO

15 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 3 ASM-kaavio, vain kellotulo Laadi ASM-kaavio oheisen vuo- ja lohkokaavion mukaiselle vilkuttimelle. Vuokaavio ASM-kaavio s Lamppu palaa palaa s EIV Lohkokaavio VALO VILK VILK Kellojakso s Kellojakso s

16 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 4 Tilakoodit Anna vilkuttimen tiloille tilakoodit. Käytä perinteistä koodausta eli minimoi kiikkujen lukumäärä. ASM-kaavio EIV VALO Kellojakso s

17 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 5 Tilataulu ja lähtötaulu Täydennä vilkuttimen tilataulu ja lähtötaulu. Tilataulu ASM-kaavio Nykyinen tila Seuraava tila EIV VALO Lähtötaulu Nykyinen tila Lähtö Kellojakso s

18 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 6 Seuraavan tilan lauseke Johda vilkuttimen tilataulusta seuraavan tilan lauseke. Tilataulu Nykyinen tila Seuraava tila =

19 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 7 Lähdön lauseke Johda vilkuttimen lähtötaulusta lähdön lauseke. Lähtötaulu Nykyinen tila Lähtö =

20 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 8 Piirikaavio Piirrä vilkuttimen piirikaavio. Käytä siinä oheisen kuvan mukaista -kiikkua. C = = C

21 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 9 Päätöslohko Vilkuttimen toiminta voidaan estää tulosignaalilla ESTO. Tällöin vilkuttimen lamppu ei pala. Piirrä vastaava päätöslohko ja siihen - ja -haara. SLOW ESTO

22 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä Estettävän vilkuttimen ASM-kaavio Laadi estotoiminnalla varustetun vilkuttimen ASM-kaavio tilakoodeineen. Vuokaavio Toiminta estetty? Ei Lamppu palaa palaa ESTO Lohkokaavio ESVILK s Kyllä s EIV VALO ESTO Kellojakso s Kellojakso s

23 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä Estettävän vilkuttimen tila- ja lähtötaulu Täydennä estotoiminnalla varustetun vilkuttimen tila- ja lähtötaulu. ASM-kaavio Tilataulu EIV ESTO Nykyinen tila Tulo ESTO Seuraava tila VALO Kellojakso s Lähtötaulu Nykyinen tila Lähtö

24 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 2 Seuraavan tilan lauseke Esitä estotoiminnalla varustetun vilkuttimen seuraavan tilan funktion lauseke. Muokkaa sitä niin, että saat funktion toteutetuksi yhdellä portilla. Tilataulu Nykyinen tila Tulo ESTO Seuraava tila = ESTO = + ESTO

25 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 3 Estettävän vilkuttimen piirikaavio Piirrä estotoiminnalla varustetun vilkuttimen piirikaavio. Käytä tilarekisterinä kuvan mukaista -kiikkua. C = + ESTO = ESTO C

26 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 4 Ehdollinen lähtölohko Estotoiminnalla varustetussa vilkuttimessa halutaan, että ESTO-signaalin arvo estää lähtösignaalin heti, eli pakottaa sen arvoon. Piirrä tähän tarvittava päätöslohko ja ehdollinen lähtölohko sekä niihin liittyvät lähtönuolet. FAST RAPI NORM ESTO

27 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 5 Estettävä vilkutin Mealyn koneena Muokkaa estotoiminnalla varustetun vilkuttimen Mooren kone -toteutuksen ASM-kaaviosta Mealyn kone -toteutuksen ASM-kaavio niin, että ESTOsignaalin arvo sammuttaa lampun heti. EIV EIV ESTO VALO VALO ESTO Kellojakso s Kellojakso s

28 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 6 Estettävän vilkuttimen yhdistetty tila- ja lähtötaulu Täydennä estotoiminnalla varustetun vilkuttimen yhdistetty tila- ja lähtötaulu. EIV Tila- ja lähtötaulu VALO ESTO Nykyinen tila Tulo ESTO Seuraava tila Lähtö Kellojakso s

29 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 7 Estettävän vilkuttimen tila- ja lähtösignaali (Mealy) Esitä Mealyn koneena toteutetun estotoiminnalla varustetun vilkuttimen seuraavan tilan ja lähtösignaalin lauseke. Muokkaa lähtösignaalin lauseketta niin, että voit toteuttaa funktion yhdellä portilla. Tila- ja lähtötaulu Nykyinen tila Tulo ESTO Seuraava tila Lähtö = + ESTO = ESTO = + ESTO

30 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 8 Estettävän vilkuttimen piirikaavio (Mealy) Piirrä estotoiminnalla varustetun Mealyn koneena toteutetun vilkuttimen piirikaavio. Käytä tilarekisterissä oheista -kiikkua. C = + ESTO ESTO C = + ESTO ESTO tai C

31 igitaalitekniikka (piirit) Luku 3 Täsmätehtävä Tehtävä 9 Kellosignaalin käyttö Kellosignaalin käyttötavat ovat ) ajastus, 2) odotus ja 3) niiden yhdistelmä. Mitä tapaa käyttäisit seuraavissa sovelluksissa: Taskulaskimen näppäimistön liitäntäpiiri 2 Tietokoneen keskusyksikön ohjauslogiikka Näppäinlukko 2 Hedelmäpelin ohjauslogiikka 3 igitaalikellon ajan laskentapiiri