Аннотация: Рассматривается принцип действия триггеров как простейших элементов электронной памяти.
Цифровое устройство называется последовательностным [1, с.91], если его выходные сигналы зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов, поступивших на входы в предшествующие моменты времени. Поэтому говорят, что такие функциональные узлы «обладают памятью».
Триггер — это логическая схема с положительной обратной связью, которая может находиться только в одном из двух устойчивых состояний, принимаемых за состояние логического нуля и логической единицы.
В отличие от всех рассмотренных ранее комбинационных схем, работа которых определяется только входными сигналами, состояние триггера в текущий момент зависит и от его состояния в предыдущий момент времени. Иными словами, триггер — это схема с запоминанием [2].
RS-триггеры
Простейшая функциональная схема RS — триггера в базисе ИЛИ-НЕ приведена на рис. 7.1,а. Здесь 
(от англ. Reset — сброс) — вход сброса триггера в состояние логического нуля, S (от англ. Set — устанавливать) — вход установки триггера в логическую единицу, 
— прямой выход триггера (состояние 
считается для триггера единичным, а противоположное, при 
— инверсный выход триггера. 
Рис. 7.1. RS-триггер в базисе ИЛИ-НЕ: а — функциональная схема; б — УГО
Очевидно, при наличии двух входных сигналов, возможны 4 варианта работы схемы (табл. 7.1). Начнем анализ с состояний, когда на один из входов подается решающий для элемента ИЛИ-НЕ сигнал логической 1.
Первая такая комбинация: 
, 
. является для логического элемента ИЛИ-НЕ решающим сигналом, который переключит нижний элемент схемы на рис. 7.1,а в логический 
. Комбинация и переключит верхний элемент ИЛИ-НЕ в 1: . Таким образом происходит установка триггера — его переключение в единичное состояние.Вторая комбинация: 
, 
. Решающий для ИЛИ-НЕ сигнал переключит выход в нулевое состояние, а сочетание
обеспечит переключение инверсного выхода в состояние 
. Триггер сброшен — то есть пришел в устойчивое нулевое состояние.Если на оба входа подать 
, то состояние триггера будет определяться значениями
, поскольку логический 0 не является решающим для элемента ИЛИ-НЕ. Допустим, ранее триггер был установлен: то есть и . Тогда решающий сигнал будет подтверждено. На входы верхнего элемента ИЛИ-НЕ будет подано сочетание сигналов и , поэтому состояние прямого выхода триггера и , тогда решающий сигнал бу дет через положительную обратную связь подан на верхний элемент ИЛИ-НЕ и состояние и . Таким образом, триггер хранит ранее записанную информацию.Рассмотрим последнюю, четвертую комбинацию входных сигналов: ,
и . Если теперь одновременно подать , то за счет положительных обратных связей на оба логических элемента будут поданы 0, поэтому на выходах ИЛИ-НЕ установятся две решающие логические единицы, которые будут стремиться перевести выход другого ИЛИ-НЕ в логический 0. Кто победит в этом «поединке», зависит от того, в каком из элементов ИЛИ-НЕ переходный процесс закончится раньше. Допустим, в верхнем элементе процесс завершится раньше, тогда 
. Таким образом, происходит сброс три ггера. Если же процесс завершится раньше в нижнем элементе, тогда 
. Происходит установка триггера. Для пользователя ситуация оказывается непредсказуемой, поскольку определяется разбросом параметров транзисторов, на базе которых выполнены логические элементы, входящие в триггер. В этой связи комбинация 
приводит к недопустимому неустойчивому состоянию триггера. Она может применяться только при и 
.Для рассматриваемой схемы характерно также и то, что оба элемента триггера переключаются не одновременно, а последовательно друг за другом. Поэтому в ходе переходного процесса переключения триггера в противоположное состояние будут моменты времени, когда и на прямом, и на инверсном выходах будут одинаковые уровни. Это недопустимо по определению, поскольку триггер должен быть либо в устойчивом состоянии логического ( и ), либо в устойчивом состоянии логической 
( и ). Поскольку решающим для элементов ИЛИ-НЕ является сигнал логической единицы, в УГО входные управляющие сигналы и являются прямыми.
Функциональная схема простейшего триггера в базисе И-НЕ показана на рис. 7.2.а. Поскольку для функции И-НЕ решающим является сигнал логического нуля, активный уровень входных сигналов будет нулевым (табл. 7.2), что отражается на УГО триггера (рис. 7.2,б) в виде инверсного изображения входов 
и 
.
Рис. 7.2. RS-триггер в базисе И-НЕ: а — функциональная схема; б — УГО
Синхронный RS-триггер
Основное назначение триггера в цифровых схемах — хранить выработанные логическими схемами результаты. Для отсечения еще не установившихся, искаженных переходными процессами результатов между выходом какой-либо логической схемы и входами триггера ставят ключи в виде элементов И-НЕ. Действие этого сигнала аналогично разрешающему сигналу 
в схеме дешифратора (рис. 4.2 в
«Функциональные узлы комбинаторной логики. Дешифраторы»
). На первый и второй логические элементы И-НЕ одновременно поступает синхросигнал 
(рис. 7.3,а). При неактивном уровне 
на выходах первого и второго логических элементов И-НЕ будет логическая . Она не является решающей для функции И-НЕ, поэтому триггер на третьем и четвертом элементах будет хранить записанную ранее информацию. Таким образом, триггер не реагирует на изменения входных сигналов при 
. Если же синхросигнал становится активным ( 
), то схема пропускает все переключения входных сигналов и (табл. 7.3). Поскольку входные ключи производят инверсию входных сигналов и , активным их уровнем будет логическая (рис. 7.3,б).
Рис. 7.3. Синхронный RS-триггер: а — функциональная схема; б — УГО
Недостатком схемы остается наличие недопустимой комбинации на входе, при которой получается неустойчивое состояние схемы.
НОУ ИНТУИТ | Лекция | Триггеры
Аннотация: В лекции рассказывается о триггерах различных типов, об алгоритмах их работы, параметрах, типовых схемах включения, а также о реализации на их основе некоторых часто встречающихся функций.
Триггеры и регистры являются простейшими представителями цифровых микросхем, имеющих внутреннюю память. Если выходные сигналы логических элементов и комбинационных микросхем однозначно определяются их текущими входными сигналами, то выходные сигналы микросхем с внутренней памятью зависят также еще и от того, какие входные сигналы и в какой последовательности поступали на них в прошлом, то есть они помнят предысторию поведения схемы. Именно поэтому их применение позволяет строить гораздо более сложные и интеллектуальные цифровые устройства, чем в случае простейших микросхем без памяти. Микросхемы с внутренней памятью называются еще последовательными или последовательностными, в отличие от комбинационных микросхем.
Триггеры и регистры сохраняют свою память только до тех пор, пока на них подается напряжение питания. Иначе говоря, их память относится к типу оперативной (в отличие от постоянной памяти и перепрограммируемой постоянной памяти, которым отключение питания не мешает сохранять информацию). После выключения питания и его последующего включения триггеры и регистры переходят в случайное состояние, то есть их выходные сигналы могут устанавливаться как в уровень логической единицы, так и в уровень логического нуля. Это необходимо учитывать при проектировании схем.
Большим преимуществом триггеров и регистров перед другими типами микросхем с памятью является их максимально высокое быстродействие (то есть минимальные времена задержек срабатывания и максимально высокая допустимая рабочая частота). Именно поэтому триггеры и регистры иногда называют также сверхоперативной памятью. Однако недостаток триггеров и регистров в том, что объем их внутренней памяти очень мал, они могут хранить только отдельные сигналы, биты (триггеры) или отдельные коды, байты, слова (регистры).
Триггер можно рассматривать как одноразрядную, а регистр — как многоразрядную ячейку памяти, которая состоит из нескольких триггеров, соединенных параллельно (обычный, параллельный регистр) или последовательно (сдвиговый регистр или, что то же самое, регистр сдвига).
Триггеры
Принцип работы и разновидности триггеров
В основе любого триггера (англ. — «тrigger» или «flip-flop») лежит схема из двух логических элементов, которые охвачены положительными обратными связями (то есть сигналы с выходов подаются на входы). В результате подобного включения схема может находиться в одном из двух устойчивых состояний, причем находиться сколь угодно долго, пока на нее подано напряжение питания.
Рис. 7.1. Схема триггерной ячейки
Пример такой схемы (так называемой триггерной ячейки) на двух двухвходовых элементах И-НЕ представлен на рис. 7.1. У схемы есть два инверсных входа: –R — сброс (от английского Reset), и –S — установка (от английского Set), а также два выхода: прямой выход Q и инверсный выход –Q.
Для правильной работы схемы отрицательные импульсы должны поступать на ее входы не одновременно. Приход импульса на вход -R переводит выход -Q в состояние единицы, а так как сигнал -S при этом единичный, выход Q становится нулевым. Этот же сигнал Q поступает по цепи обратной связи на вход нижнего элемента. Поэтому даже после окончания импульса на входе -R состояние схемы не изменяется (на Q остается нуль, на -Q остается единица). Точно так же при приходе импульса на вход -S выход Q в единицу, а выход -Q — в нуль. Оба эти устойчивых состояния триггерной ячейки могут сохраняться сколь угодно долго, пока не придет очередной входной импульс, — иными словами, схема обладает памятью.
Если оба входных импульса придут строго одновременно, то в момент действия этих импульсов на обоих выходах будут единичные сигналы, а после окончания входных импульсов выходы случайным образом попадут в одно из двух устойчивых состояний. Точно так же случайным образом будет выбрано одно из двух устойчивых состояний триггерной ячейки при включении питания. Временная диаграмма работы триггерной ячейки показана на рисунке.
| Входы | Выходы | ||
|---|---|---|---|
| -R | -S | Q | -Q |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | Без изменения | |
| 0 | 0 | Не определено | |
В стандартные серии цифровых микросхем входит несколько типов микросхем триггеров, различающихся методами управления, а также входными и выходными сигналами. На схемах триггеры обозначаются буквой Т. В отечественных сериях микросхем триггеры имеют наименование ТВ, ТМ и ТР в зависимости от типа триггера. Наиболее распространены три типа ( рис. 7.2):
- RS-триггер (обозначается ТР) — самый простой триггер, но редко используемый (а).
- JK-триггер (обозначается ТВ) имеет самое сложное управление, также используется довольно редко (б).
- D-триггер (обозначается ТМ) — наиболее распространенный тип триггера (в).
Примером RS-триггера является микросхема ТР2, в одном корпусе которой находятся четыре RS-триггера. Два триггера имеют по одному входу –R и –S, а два других триггера — по одному входу –R и по два входа –S1 и –S2, объединенных по функции И. Все триггеры имеют только по одному прямому выходу. RS-триггер практически ничем не отличается по своим функциям от триггерной ячейки, рассмотренной ранее (см. рис. 7.1). Отрицательный импульс на входе –R перебрасывает выход в нуль, а отрицательный импульс на входе –S (или на любом из входов –S1 и –S2) перебрасывает выход в единицу. Одновременные сигналы на входах –R и –S переводят выход в единицу, а после окончания импульсов триггер попадает случайным образом в одно из своих устойчивых состояний. Таблица истинности триггера ТР2 с двумя входами установки –S1 и –S2 представлена в табл. 7.2.
Рис. 7.2. Триггеры трех основных типов
| Входы | Выходы | ||
|---|---|---|---|
| -R | -S | Q | -Q |
| 1 | 1 | 1 | Без изменения |
| X | 0 | 1 | 1 |
| 0 | X | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| X | 0 | 0 | Не определен |
| 0 | X | 0 | Не определен |
JK-триггер значительно сложнее по своей структуре, чем RS-триггер. Он относится к так называемым тактируемым триггерам, то есть он срабатывает по фронту тактового сигнала. Примером может служить показанная на рис. 7.2 микросхема ТВ9, имеющая в одном корпусе два JK-триггера со входами сброса и установки -R и -S. Входы -R и -S работают точно так же, как и в RS-триггере, то есть отрицательный импульс на входе -R устанавливает прямой выход в нуль, а инверсный — в единицу, а отрицательный импульс на входе -S устанавливает прямой выход в единицу, а инверсный — в нуль.
Однако состояние триггера может быть изменено не только этими сигналами, но и сигналами на двух информационных входах J и K и синхросигналом С. Переключение триггера в этом случае происходит по отрицательному фронту сигнала С (по переходу из единицы в нуль) в зависимости от состояний сигналов J и K. При единице на входе J и нуле на входе К по фронту сигнала С прямой выход устанавливается в единицу (обратный — в нуль). При нуле на входе J и единице на входе К по фронту сигнала С прямой выход устанавливается в нуль (обратный — в единицу). При единичных уровнях на обоих входах J и K по фронту сигнала С триггер меняет состояние своих выходов на противоположные (это называется счетным режимом).
Рис. 7.3. Временная диаграмма работы JK-триггера ТВ9
Таблица истинности триггера ТВ9 представлена в табл. 7.3, а временная диаграмма работы — на рис. 7.3.
Урок 8.4 Триггеры, регистры, счетчики
На предыдущем уроке мы рассмотрели логические элементы, состояние сигнала на выходе которых однозначно определяется состояниями сигналов на входах.
Логические элементы служат основой для создания более сложных цифровых устройств, одним из которых является триггер. Триггер – это целый класс электронных устройств, которые могут длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний после прекращения сигнала, меняющего состояние. Состояние выхода триггера определяется не только сигналами на его входах, но и предыдущим состоянием устройства. Таким образом, триггер является простейшей однобитной ячейкой памяти.
RS-триггер
Самый простой триггер можно получить из двух логических элементов 2ИЛИ-НЕ:
Cхемотехническое обозначение:
Такая схема представляет собой асинхронный RS-триггер.
Он имеет два входа: S (set) – установка, R (reset) – сброс, и два выхода: Q (прямой) и Q с чертой сверху (инверсный, НЕ_Q).
При подаче сигнала логического нуля на оба входа триггера, его выходы будут установлены в произвольное состояние. Допустим, Q = 0, а НЕ_Q =1. Если на вход S подать «1», то состояние выхода Q скачкообразно изменится на «1», а НЕ_Q — на «0». И это состояние будет поддерживаться в независимости от того «0» или «1» подано на вход S, что и является проявлением свойства памяти.
Соответственно, при подаче уровня «1» на вход R выход Q станет «0», а НЕ_Q – «1».
Длительность устанавливающих импульсов может быть очень короткой, и ограничена физическим быстродействием логических модулей, из которых построен триггер.
Ситуация, когда на входах R и S действует высокий уровень, является недопустимой, поскольку при этом схема не может работать корректно. В этом есть недостаток RS-триггера.
RS-триггер также можно построить из двух элементов И-НЕ, такие элементы более распространены:
Установка и сброс триггера на элементах 2И-НЕ, в отличие от предыдущего, производится низким уровнем входного сигнала.
Если к последней схеме добавить еще два вентиля 2И-НЕ, то мы получим синхронный RS-триггер.
Изменение состояния такого триггера производится только при воздействии на вход С (Clock) синхронизирующего (тактового) импульса.
D-триггер
Немного изменив схему синхронного RS-триггера, можно получить D-триггер. (D-delay, задержка). У него только один информационный вход D.
Если на этот вход подать «1», а затем подать импульс на вход C, то на выходе Q будет «1», если на вход подать «0», затем импульс на C, то на выходе Q будет «0». Таким образом, D-триггер осуществляет задержку информации, поступающей на вход.
Если вход D соединить с выходом НЕ_Q, то триггер будет менять свое состояние при каждом изменении состояния входа С от «0» к «1» . При изменении от «1» к «0» состояние триггера меняться не будет. Таким образом, частота выходных импульсов будет вдвое меньше частоты входных импульсов. Такой триггер называется счетным или T-триггером. Делитель частоты используется очень широко в цифровой технике.
Существует разновидность синхронного RS-триггера, не имеющая запрещенной комбинации – JK-триггер. Он имеет три входа: J (вместо R), K (вместо S), и C. Если на оба информационных входа подана «1», то JK-триггер работает как счетный T-триггер с входом C.
Регистр хранения
На триггерах можно строить более сложные цифровые устройства, например такие, как регистры. Регистры предназначены для хранения многобитовой информации, то есть чисел, записанных в двоичном коде.
Рассмотри трех битовый регистр хранения на D-триггерах:
Каждый триггер может хранить один разряд (бит) числа. Вход R служит для установки выходов всех триггеров в нулевое (исходное) состояние перед записью числа, которое подается на входы D0,D1 и D2. При подаче импульса на вход C производится запись информации с этих входов. Информация может храниться сколь угодно долго, пока на вход С не подаются импульсы и подается питание.
Регистр сдвига
Другой разновидностью регистров является регистр сдвига. Он предназначен для преобразования информации путем ее побитного сдвига в ту или иную сторону. На следующем рисунке приведена схема простейшего регистра сдвига информации вправо (по схеме):
В отличие от регистра хранения выход предыдущего триггера соединен с входом последующего. Информация в виде логического уровня подается на вход первого (крайнего слева) триггера. При воздействии импульса на входе C присутствующая на входе D информация записывается в первый триггер. При подаче второго импульса информация из первого триггера переписывается во второй триггер, а в первый записывается информация, которая в этот момент присутствует на входе D, и так далее. Таким образом, с подачей каждого синхроимпульса информация в регистре сдвигается вправо на 1 разряд.
Сдвиговые регистры используются во многих схемотехнических решениях при построении цифровых устройств, прежде всего для преобразования последовательного кода в параллельный, а также для выполнения арифметических операций (умножения и деления на 2)с двоичными числами, организации линий задержки, формирования импульсов заданной длительности, генерирования псевдослучайных последовательностей (кодов) и т.п.
Счетчик
Еще один класс цифровых устройств, которые можно построить на триггерах – счетчики. Как следует из названия, они осуществляют счет входных импульсов в заданном коде и могут хранить результат.
Простейший счетчик с последовательным переносом можно получить с помощью счетных T-триггеров:
Подачей импульса на вход R счетчик приводится в исходное состояние, когда на выходах Q1-Q3 – уровень логического нуля.
На вход C подаются импульсы для счета. С приходом заднего фронта первого импульса первый (левый) по схеме триггер устанавливается в «1». Если читать код справа налево, то он соответствует единице. Для нашего трехразрядного счетчика это код 001. С приходом второго импульса в «1» переключается второй триггер, а первый переключается в «0». Таким образом, код на выходах счетчика будет 010, что соответствует десятичной цифре 2. Следующий импульс установит код 011, то есть 3. Трехразрядный счетчик может досчитать до кода 111, что соответствует десятичной цифре 7. При этом наступает так называемое переполнение счетчика, и с приходом следующего импульса счетчик обнулится.
Поскольку триггеры счетчика соединены последовательно, то и переключаться они будут также последовательно. Этот процесс отображен на графике, из которого видно, что время задержки переключения tз будет удваиваться и утраиваться. С увеличением числа разрядов задержка может оказаться неприемлемой, что является недостатком счетчиков с последовательным переносом.
Для повышения быстродействия применяются счетчики с параллельным переносом, что достигается одновременной подачей входных импульсов на входы всех триггеров счетчика. Это реализуется с помощью введения в схему логических элементов И:
Из схемы видно, что на вход второго триггера счетный импульс поступит только тогда, когда на выходе первого триггера будет «1», а на третий – когда «1» будет на выходах и первого, и второго триггеров. Очевидно, что с увеличением числа разрядов необходимо увеличивать как число логических элементов И, так и число их входов, что, в свою очередь, является недостатком такого типа счетчиков.
Регистры и счетчики, в свою очередь, могут применяться для построения более сложных цифровых устройств: сумматоров, ОЗУ и ПЗУ (оперативных и постоянных запоминающих устройств), АЛУ (арифметическо-логических устройств), входящих в состав процессоров, и так далее, к все более сложным цифровым устройствам.
В следующей серии статей мы начнем знакомство с микроконтроллерами — замечательным классом цифровых микросхем, которые являются настоящими компьютерами, умещающимися в одной микросхеме, и входящими входят в состав большинства электронных устройств, от кофемашины до космического корабля!
Справочник «Цифровые Интегральные Микросхемы»
Справочник «Цифровые Интегральные Микросхемы» [ Содержание ]2.5.1. RS-триггеры
RS-триггер — это триггер с раздельной установкой состояний логического нуля и единицы (с раздельным запуском). Он имеет два информационных входа S и R. По входу S триггер устанавливается в состояние Q=l (/Q=0), а по входу R — в состояние Q = О (/Q = 1).
Асинхронные RS-триггеры. Они являются наиболее простыми триггерами. В качестве самостоятельного устройства применяются редко, но являются основой для построения более сложных триггеров. В зависимости от логической структуры различают RS-триггеры с прямыми и инверсными входами. Их схемы и условные обозначения приведены на рис. 2.37. Триггеры такого типа построены на двух логических элементах: 2 ИЛИ-НЕ — триггер с прямыми входами (рис. 2.37, а), 2 И-НЕ — триггер с инверсными входами (рис. 2.37, б). Выход каждого из логических элементов подключен к одному из входов другого элемента, что обеспечивает триггеру два устойчивых состояния.
Рис. 2.37. Асинхронные RS-триггеры: а — RS-триггер на логических элементах ИЛИ-НЕ и условное обозначение; б — RS-триггер на логических элементах И-НЕ и условное обозначение.
Состояния триггеров под воздействием определенной комбинации входных сигналов приведены в таблицах функционирования (состояний) (табл. 2.18).
| Входы | Выходы | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| S | R | Логика И-НЕ | Логика ИЛИ-НЕ | ||
| Qn+1 | /Qn+1 | Qn+1 | /Qn+1 | ||
| 0 | 0 | X | Qn | /Qn | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | Qn | /Qn | X | |
В таблицах Qn (/Qn) обозначены уровни, которые были на выходах триггера до подачи на его входы так называемых активных уровней. Активным называют логический уровень, действующий на входе логического элемента и однозначно определяющий логический уровень выходного сигнала (независимо от логических уровней, действующих на остальных входах). Для элементов ИЛИ-НЕ за активный уровень принимают высокий уровень — 1, а для элементов И-НЕ — низкий уровень — О. Уровни, подача которых на один из входов не приводит к изменению логического уровня на выходе элемента, называют пассивными. Уровни Qn+1(/Qn+1) обозначают логические уровни на выходах триггера после подачи информации на его входы. Для триггера с прямыми входами при подаче на вход комбинации сигналов S=1, R=0 на выходе получим Qn+1=1 (/Qn+1=0). Такой режим называют режимом записи логической единицы.
Если со входа S снять единичный сигнал, т. е. установить на входе S нулевой сигнал, то состояние триггера не изменится. Режим S=0, R=0 называют режимом хранения информации, так как информация на выходе остается неизменной.
При подаче входных сигналов S=0, R=1 произойдет переключение триггера, а на выходе будет Qт+1=0 (/Qn+1=1). Такой режим называют режимом записи логического нуля (режим сброса). При S=R=1 состояние триггера будет неопределенным, так как во время действия информационных сигналов логические уровни на выходах триггера одинаковы (Qn+1=/Qn+1=0), а после окончания их действия триггер может равновероятно принять любое из двух устойчивых состояний. Поэтому такая комбинация S=R=1 является запрещенной.
Для триггера с инверсными входами режим записи логической единицы реализуется при /S=0, /R=1, режим записи логического нуля — при /S=1, /R=0. При /S=/R=1 обеспечивается хранение информации. Комбинация входных сигналов /S = /R = 0 является запрещенной.
Микросхема ТР2 включает четыре асинхронных RS-триггера, причем два из них имеют по два входа установки /S. Управляющим сигналом является уровень логического нуля (низкий уровень), так как триггеры построены на логических элементах И-НЕ с обратными связями (т. е. входы инверсные статические). Установка триггера в состояние высокого или низкого уровня осуществляется кодом 01 или 10 на входах /S и /R со сменой кода информации. Если на входах /S1 = /S2 = /R = 0, то на выходе Q появится напряжение высокого уровня — 1. Однако это состояние не будет зафиксировано, «защелкнуто»; если входные уровни 0 убрать, на выходе Q появится неопределенное состояние. При подаче на входы /S1 = /S2 = R = 1 напряжение на выходе останется без изменения. Достаточно на одном из входов /S триггера установить низкий уровень напряжения — 0, а на входе /R высокий уровень напряжения — 1, и триггер установится в состояние высокого уровня Qn+1 = 1. Табл. 2.19 дает состояния одного из триггеров микросхемы TP2.
| Входы | Выход | |||
|---|---|---|---|---|
| /S1 | /S2 | /S | /R | Qn+1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | Qn |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | |||
| 0 | 0 | |||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1* |
| 1 | 0 | |||
| 0 | 0 | |||
Временные диаграммы его работы, а также цоколевка представлены на рис. 2.38
Рис. 2.38. Условное обозначение, цоколевка и временные диаграммы работы микросхем типа ТР.
Основные параметры приведены в табл. 2.20б.
Синхронные RS-триггеры. Триггерные ячейки — это основа делителей частоты, счетчиков и регистров. В этих устройствах записанную ранее информацию по специальному сигналу, называемому тактовым, следует передать на выход и переписать в следующую ячейку. Для осуществления такого режима в RS-триггер необходимо ввести дополнительный вход С, который может быть статическим или динамическим, т. е. получим синхронный RS-триггер.
Схема синхронного RS-триггера на логических элементах И-НЕ со статическим управлением записью (вход С — статический) и его условное обозначение приведены на рис. 2.39, а.
Рис. 2.39. Синхронные RS-триггеры: а — синхронный RS-триггер на элементах И-НЕ и условное обозначение;
б — синхронный RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ и условное обозначение.
Элементы DD1.1 и DD1.2 образуют схему управления, а элементы DD1.3 и DD1.4 — асинхронный RS-триггер. Иногда такой триггер называют RST-триггером (если вход С считать тактовым входом Т).
Триггер имеет прямые статические входы, поэтому управляющим сигналом является уровень логической единицы.
Если на вход С подать сигнал логической единицы C=1, то работа триггера аналогична работе простейшего асинхронного RS-триггера. При C=0 входы S и R не оказывают влияние на состояние триггера. Комбинация сигналов S=R=C=1 является запрещенной. Табл. 2.21 отражает состояния такого триггера.
Синхронный RS-триггер, выполненный на элементах ИЛИ-НЕ, будет иметь инверсные статические входы (рис. 2.39,б). Его функционирование будет определяться таблицей состояний при /C=0 (табл. 2.22). Запрещенной комбинацией входных сигналов будет комбинация /S=/R=/C=0.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Синхронный RS-триггер с динамическим управлением записью функционирует согласно сигналам, которые были на информационных входах S и R к моменту появления перепада на входе С. Схема такого триггера, его условное обозначение даны на рис. 2.40.
Рис. 2.40. Синхронный RS-триггер с динамическим управлением на логических элементах И-НЕ и условное обозначение.
Элементы DD1.1 … DD1.4 образуют схему управления, а DD1.5 и DD1.6 — асинхронный RS-триггер, выполняющий роль элемента памяти. У данного триггера входы /S и /R инверсные статические (управляющий сигнал — уровень логического нуля), вход С — прямой динамический. Новое состояние триггера устанавливается положительным перепадом напряжения (от уровня логического нуля до уровня логической единицы) на входе С в соответствии с сигналами на информационных входах /S и /R. Функционирование триггера при некоторых комбинациях входных сигналов можнопроследить с помощью таблицы состояний (табл. 2.23).
| Входы | Внутренние выходы | Выходы | ||||||
| /S | /R | C | A1 | A2 | A3 | A4 | Q | /Q |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | X | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | X | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | _/ | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | _/ | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | X | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | _/ | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
Синхронный двухступенчатый RS-триггер (master-slave, что переводится «мастер-помощник») состоит из двух синхронных RS-триггеров и инвертора, рис. 2.41, а. Входы С обоих триггеров соединены между собой через инвертор DD1.1. Если C=1, то первый триггер функционирует согласно сигналам на его входах S и R. Второй триггер функционировать не-может, т. к, у него C=0. Если C=0, то первый триггер не функционирует, а для второго триггера C=1, и он изменяет свое состояние согласно сигналам на выходах первого триггера.
Рис. 2.41. Синхронный двухступенчатый RS-триггер: a — схема триггера на логических элементах И-НЕ;
б — условное обозначение и временные диаграммы тактового импульса.
На рис. 2.41, б показано, что двухступенчатым триггером управляет полный (фронтом и срезом) тактовый импульс С. Если каждый из триггеров имеет установку положительным перепадом, то входная RS-комбинация будет записана в первую ступень в момент прихода положительного перепада тактового импульса С. В этот момент во вторую ступень информация попасть не может. Когда придет отрицательный перепад тактового импульса С, на выходе инвертора DD1.1 он появится как положительный. Следовательно, положительный перепад импульса /С перепишет данные от выходов первого триггера в триггер второй ступени. Сигнал на выходе появится с задержкой, равной длительности тактового импульса.
Очень часто необходимо использовать триггер для деления частоты входной последовательности импульсов на два, т. е. производить переключение триггера в новое состояние каждым входным импульсом (фронтом или спадом). Такой триггер называют счетным, или T-триггером (от англ. Toggle). Он имеет один управляющий вход Т. В сериях выпускаемых микросхем T-триггеров нет. Но триггер такого типа может быть создан на базе синхронного RS-триггера с динамическим управлением, если прямой выход Q соединить с инверсным входом /S, а инверсный выход /Q соединить с инверсным входом /R. На вход синхронизации С подать входную последовательность импульсов (т. е. это будет T-вход). На рис. 2.42 показана схема такого триггера и временные диаграммы его работы.
Рис. 2.42. T-триггер, его обозначение и временные диаграммы.
Аналогичным образом Т-триггер может быть собран на синхронном двухступенчатом RS-триггере.
Trigger — простейшее устройство, представляющее собой цифровой автомат. У него два состояния стабильности. Одному из этих состояний присваивается значение «1», а другому — «0». Состояние триггера, а также значение двоичной информации, хранящейся в нем, определяется выходными сигналами: прямым и обратным. В случае, когда на прямом выходе установлен потенциал, который соответствует логической единице, состояние триггера называется одиночным (потенциал на обратном выходе равен нулю).Если на прямом выходе нет потенциала, то состояние триггера называется нулевым.
Классифицировать триггеры следующими способами:1. Методом записанной информации (асинхронный и синхронный).
2. Методом управления информацией (статистический, динамический, одноступенчатый, многоступенчатый).
3. Путем реализации логических соединений (JK-триггер, RS-триггер, T-триггер, D-триггер и другие типы).
Основными параметрами всех типов триггеров являются наибольшее значение длительности входного сигнала, время задержки, необходимое для переключения триггера, а также разрешение времени отклика.
В этой статье давайте поговорим об устройстве такого типа, как RS-триггер. Они бывают двух типов: синхронные и асинхронные.
Асинхронный RS-триггер конструктивно имеет два прямых (R и S) входа. Это устройство работает в соответствии с таблицей преобразования.
Запрещен для такого триггера комбинация сигналов на входах устройства, вызывающая состояние неопределенности. Эта комбинация может быть выражена требованием RtSt = 0. При минимизации карты Карно выводится закон триггерной функции, который называется характеристическим уравнением: Q (t + 1) = St V R’tQt.В этом случае RtSt будет нулевым.
Функциональная схема показывает триггер RS асинхронного типа для элементов NAND и во втором исполнении для элементов OR-NOR.
Второй тип представляет собой синхронный RS-триггер. Такое устройство конструктивно имеет три прямых входа S, R и C. Разница между синхронным триггером и асинхронным типом заключается в наличии входа синхронизации (C). Это необходимо по следующим причинам: ведь входы устройства (логического элемента) не всегда принимают сигналы одновременно.Это связано с тем, что они проходят через разные типы и количество узлов, которые имеют разные задержки. Это явление называется «конкуренция». В результате таких «состязаний» принятые значения сигналов будут наложены на предыдущие значения других сигналов. Все это приводит к ложному срабатыванию устройства.
Это явление можно устранить путем подачи на входные устройства стробирования сигналов времени. А именно: на вход логического элемента, помимо непосредственно информационных сигналов, подаются ключевые синхронизирующие импульсы, к этому времени входные сигналы информации могут быть зафиксированы на входах.
Основное условие правильной работы триплогических каскадов в RS-триггере и управляемых ими логических схемах — недопустимость одновременной работы сигнала Rt или St, переключающего устройство, и извлечение информации из выход Q (t + 1) триггера. В связи с этим потенциальные ряды элементов содержат только синхронные.
RS-триггер синхронного типа представлен характеристическим уравнением: Q (t + 1) = StCt V R’tQt V QtC «t.
На фотографии показан триггер RS синхронного типа на элементах NAND.
Входные логические элементы И-НЕ передает логическое устройство переключения с информационного входа S или R на необходимые входы асинхронного триггера типа RS с обратными входами, только если на синхронном входе (C) присутствует сигнал с логическим сигналом. р >> ,входов и выходов — Valve Developer Community
Входы и Выходы (вместе «I / O») — это средства, с помощью которых объекты обмениваются данными друг с другом на картах. У объектов есть два метода для связи: отправка «вывода» другому объекту или получение «ввода» от другого объекта. Одна сущность может отправить вывод, когда он уничтожен, на вход другой сущности, что заставляет его менять цвет. Этот же выход также может быть использован для запуска нерестового входа другого объекта.Выходы сопоставляются с входами через «соединение», которое контролирует, какие дополнительные данные передаются на приемник, сколько задержки происходит до получения выхода, и следует ли разрешить повторную отправку выхода позже. Выходы могут быть связаны с любым входом и наоборот. Это позволяет сложные и мощные взаимодействия между объектами.
Рассмотрим объект logic_timer. Он может быть настроен на «запуск» своего выхода OnTimer при достижении своего ограничения по времени, который «запускает» (или «вызывает») вход ShowSprite для env_sprite.Когда таймер достигает своего предела, появляется спрайт. Используя свойства соединения, вы также можете вызвать срабатывание выхода после двухсекундной задержки или один раз, но никогда больше.
входов
Входы — это команды, которые заставляют объект изменять то, что он делает. Они «запускаются» (или «вызываются») выходами — ими нельзя напрямую манипулировать.
Вы можете просмотреть список входных событий, которые получает объект, на вкладке Входы диалога свойств объекта.Нажатие на кнопку «метка» приведет вас к объекту, от которого поступают входные данные.
Выходы
диалог молотка «Свойства объекта»Выходы — это события, которые срабатывают при изменении состояния объекта. Например, таймер будет иметь выход для достижения своего конца, кнопку — выход для нажатия, а дверь — выход для закрытия.
Выходные события создаются на вкладке Выходные данные диалогового окна свойств объекта. Этот интерфейс предоставляет список выходов, уже исходящих от объекта, полей конфигурации для одного (-ых) выбранного в данный момент (-ов) и кнопок для создания новых и удаления старых.Наконец, кнопка в левом нижнем углу с меткой «метка» приведет вас к целевому объекту текущего выхода.
Выходные поля конфигурации:
- Имя выхода
- Какое событие вызывает срабатывание выхода. Например, объект trigger_multiple может запустить выход OnTrigger , когда игрок вступает в него.
- Целевой объект
- Имя цели или имя класса объекта, который будет получать входные данные. Принимает символ * в качестве подстановочного знака поиска.
- Жирное имя означает, что имя цели указывает на несколько объектов
- Красное имя означает, что имя цели ни на что не указывает
Ошибка: Допустимые значения имени класса и подстановочного знака, а также специальные имена целей также будут выделены красным. Не волнуйтесь: двигатель распознает их!
- Ввод имени
- Ввод на целевой объект, который будет запущен. Это тоже будет контекстно-зависимым. Например, при отправке вывода в объект Door, некоторые из доступных входных данных будут «Закрыть» или «Открыть».
- Параметры
- Вы можете передавать данные целевому объекту с параметрами. Параметром может быть что угодно: насколько громко воспроизводить звук, имя цели другого объекта или, возможно, цвет. Все зависит от того, что принимает вход. Если он ничего не принимает, это поле будет серым.
- Некоторые выходы, такие как
OutValuemath_counter, сами генерируют параметры. Чтобы использовать сгенерированный параметр, просто оставьте поле со значением - Задержка
- Количество секунд ожидания после того, как выходное событие произойдет до запуска.
- огонь один раз только
- Выход будет удален после его запуска, если этот флажок установлен.
Примечание: Если выходное значение является целевым именем, помните, что оно может быть не уникальным!Настройка простого триггера
Это пример того, как сделать простой триггер, используя входы и выходы, чтобы звук воспроизводился, когда игрок входит в определенную область.
Откройте карту и добавьте ambient_generic (в поле «Имя» введите « ambient_1 »). Перейдите в свойства объекта и выберите звуковой файл для воспроизведения, а на вкладке Флаги установите для него значение « Start Silent ». Выберите текстуру « tools / toolstrigger » и создайте кисть куба с этой текстурой. Щелкните правой кнопкой мыши на этой кисти и, используя команду «Связать с объектом», превратите ее в объект trigger_once. Перейдите на вкладку Outputs и нажмите Add… кнопка.
Установите для параметра «Мой вывод с именем» значение « OnStartTouch ». Это приводит к выводу (и, следовательно, к триггеру), когда игрок начинает касаться этой кисти в игре.
Установите «Целевые объекты с именами» на « ambient_1 », используя стрелку раскрывающегося списка. Это делает целевой выход триггера ambient_generic , который вы поместили ранее.
Установите «Через этот вход» на « PlaySound ». Это выбирает действие PlaySound из списка действий целевого ambient_generic , что, естественно, приводит к тому, что его звук начинает воспроизводиться.
Нажмите кнопку Apply , чтобы сохранить изменения в триггере и закрыть его. Теперь у нас есть триггер, настроенный так, что как только игрок касается его, он посылает команду на ambient_generic , которая заставляет его начать воспроизводить свой звук.
Если вы откроете свойства для ambient_generic , вы увидите, как выход из триггера автоматически преобразуется в Вход для ambient_generic .
Если вы хотите скомпилировать и протестировать свой новый триггер, убедитесь, что у вас есть все основы (запуск плеера, освещение и т. Д.) И назначен звуковой эффект для ambient_generic .
Отладка
Источникпредоставляет различные средства отладки, когда цепочка ввода-вывода работает не так, как ожидалось.
Прежде всего, это сам диалог свойств объекта. Неверные входные выходы выделены красным в списке входов или выходов объекта; Значки ввода / вывода в нижней части диалога также меняются соответствующим образом.Неверные выходы также отображаются в «Проверка на наличие проблем» (Alt + P). Хорошая идея проверять наличие проблем перед каждой компиляцией.
Ошибка: Допустимые значения имени класса и подстановочного знака будут помечены как ошибки. Не волнуйтесь: двигатель распознает их!Вдали от Hammer, есть ряд консольных команд и переменных, которые помогут вам обнаружить ошибки во время работы вашей карты:
-
разработчик <0-2> - Режим разработчика сообщает обо всех объектах ввода-вывода на консоль, и если вы не играете на выделенном сервере, который включает читы (что необходимо для всех приведенных ниже команд).Если вы работаете в
Developer 2, вы также получите последние восемь строк консоли, отображаемых в верхней части экрана. -
ent_messages_draw - Здесь отображается та же информация, что и в режиме разработчика, за исключением того, что вместо отображения в консоли она рисуется в трехмерном мире в месте расположения рассматриваемых объектов.
-
ent_fire <имя цели или имя класса> <параметр> - Эта чрезвычайно полезная команда позволяет вам вручную запускать входные данные для любого объекта в любое время.Если вы хотите открыть дверь раньше времени, вы должны набрать
ent_fire my_door unlock, а затем, если вам леньent_fire my_door open. - Как и поле «output target» в Hammer,
ent_fireподдерживает имена классов и подстановочные знаки. Если вы хотитеent_fire npc_ * зажечь, вы можете! Совет: ent_fire— это то место, куда входит специальное имя цели! Picker. Используйте его для нацеливания того, что находится под вашим перекрестием. -
ent_pause - Эта команда приостанавливает все объекты на карте, кроме игрока; отправить его снова, чтобы сделать паузу. Он предназначен для использования с
ent_step. -
ent_step <количество шагов> - При использовании с
ent_pauseэта команда заставляет объекты выполнять заданное количество шагов ввода-вывода перед повторной паузой (по умолчанию 1).
Совет: См. Также
,Триггеры
Работа триггера описывается таблицей состояний (переключение, режимы). Состояние триггера определяется по сигналу Q на прямом выходе. Для полного описания все возможные переходы из двух начальных состояний должны быть отражены в таблице: Q = 0 и Q = 1. Поэтому на временных диаграммах, которые Micro-Logic II на экране монитора, все возможные изменения состояния также должны быть отражены.Обратите внимание, что темных прямоугольников на временных диаграммах, полученных в результате моделирования, означают неопределенность значений значений, т.е. значение может принимать значение как логического нуля, так и единицы.
Асинхронные RS-триггеры на шлюзах OR-HE и AND-NAN
Триггерные схемы с двумя генераторами D 0} и
02, которые задают последовательность изменения входных сигналов, показаны на рис. 13.8, а, б. Временные диаграммы (Рисунок 13.8, c, d) позволяют идентифицировать последовательность изменений состояний (режимов) триггера. Темные прямоугольники (9-й такт) указывают на неопределенность значений выходных сигналов & lt; 2 и Q в результате перехода из запрещенного режима (интервал 8) в режим хранения (интервал 9).
Для ясности все данные, представленные на диаграммах, приведены в табл. 13.1, что позволяет выявить особенности переходов и состояний. Например, триггер на элементах OR-NO в состоянии Q = 1 может идти после подачи двух комбинаций входных сигналов SR = 10 и SR = 10, а с комбинацией SR = 00 can быть в двух состояниях Q = 0 и Q = 1.
Таблица 13.1
Интер Валы | S | R | Q | состояний, переходы | |||
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | Исходное состояние |
1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | Настройка 1 из 0 (переход 0 → 1) |
2 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | Склад 1 (переход 1 → 1) |
3 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | Настройка 1 из 1 (переход I → 1) |
4 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | Хранение (переход l → l) |
5 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | Настройка 0 из 1 (переход I → 0) |
6 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | Хранение 0 (переход 0 → 0) |
7 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | Настройка 0 из 0 (переход 0 → 0) |
8 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 1 | 0 1 | Состояние не соответствует триггерным функциям |
9 | 0 | 0 | 1 | 1 | ? | ? | Неопределенное состояние |
из табл.13.1 (и временные диаграммы) следует, что триггеры на элементах OR-HE и N-HE можно назвать двойными устройствами. Действительно, замена входных сигналов R, S обратными , R делает режимы работы триггеров неразличимыми, за исключением запрещенного режима. Разница между состояниями в запрещенном режиме выделена в табл. 13,1 с темным цветом.
Рис. 13.8. Схемы асинхронных RS-триггеров на элементах OR-HE (a), AND-N (b) и временные диаграммы (в, d) их работа
,- Товары
- Клиенты
- Случаи использования
- Переполнение стека Публичные вопросы и ответы
- Команды Частные вопросы и ответы для вашей команды
- предприятие Частные вопросы и ответы для вашего предприятия
- работы Программирование и связанные с ним технические возможности карьерного роста
- Талант Нанимать технический талант
- реклама Связаться с разработчиками по всему миру
Загрузка…
- Авторизоваться