9_sllajde.pdf

Qarqet Digjitale Sekuenciale

Qarqet Kombinuese - Sekuenciale • Të qarqet logjike kombinuese, funksionet në dalje varen vetëm nga kombinimet e vlerave hyrëse. • Prandaj edhe quhen qarqe digjitale kombinuese.

• Në praktikën e sistemeve digjitale përdoren jashtëzakonisht shumë qarqet, te të cilat daljet varen, jo vetëm nga kombinimi i vlerave të variablave hyrëse, por edhe nga gjendet paraprake të elementeve të kujtesës.

• Qarqe kombinuese • Qarqe sekvenciale - varen edhe nga gjendjet e elementeve memoruese. • makina të gjendjeve (ang. state machine)

Hyrje  Ka dy lloje të qarqeve sekuenciale:  sinkrone: Rezultatet ndryshojnë vetëm në kohë të

caktuar,  asinkrone: Rezultatet ndryshojë në çdo kohë,

 Multivibrator: një klasë e qarqeve sekuenciale. Ata mund të jenë :  bistable (2 gjendje stabile)

 monostable or one-shot (1 gjendje stabile)  astable (asnje gjendje stabile)

 Pajisjet logjike bistabile: flip-flops.

Modeli i përgjithshëm

Qarku Sequential = Qarku kombinues + Elementi Memorues

• Pjesa kombinuese realizohet me elemente themelore,

• Pjesa memorike (e kujtesave), realizohet përmes FlipFlop-ëve. • Puna e qarqeve sekuenciale komandohet përmes sinjaleve në formë të pulseve, me kohëzgjatje të shkurtër (sinjalet sinkronizuese ose CLOCK). • Ato sigurohen përmes gjeneratorëve të pulseve.

• Duhen disa teknika të reja për të analizuar dhe projektuar qarqet vijuese. • Kjo i bën gjërat më të vështira për t'u kuptuar, pasi hyrjet e njëjta mund të japin rezultate të ndryshme, në varësi të asaj që është ruajtur në kujtesë. • Përmbajtja e kujtesës gjithashtu mund të ndryshojë.

Shembuj të këtyre pajisjeve • Kombinimi për hapje të dryrëve në qoftë se ju shkruani numrat në mënyrë të drejtë. • Ashensorë lëvizin lart ose poshtë, hapur ose të mbyllur në varësi mbi butonat që janë të prekur në kate të ndryshme. • Dritat e trafikut mund të kaloni nga e kuqe në të gjelbër. • Më e rëndësishmja për ne, kompjuterë janë sekuencial!

• • • •

hyrja (x) dalja (y) hyrja e veçantë për pulset e taktit (Cl) memoria, e formuar me dy elemente memoruese

Pulset e taktit • Elementet memoruese zakonisht përmbajnë edhe hyrje të veçantë për taktin (ang. clock) e punës së tyre. • Në këtë hyrje aplikohen pulset e taktit (ang. clock pulse), përmes së cilëve përcaktohet momenti i aktivizimit të elementeve. • Këto pulse janë periodike, me periodë T dhe frekuencë f=1/T të cilët shënohen me Cl. clock period

Pulset e taktit Koha qe i duhet për të ndryshuar klokun prej 1 ne 0 dhe të kthehet në 1 quhet PERIODA E KLOKUT, apo cikli kohor i kllokut. Frekuenca e klokut është inversi i periodës së klokut. Njësia matëse e frekuencës është herc.

• nivelit logjik 0 • niveli logjik 1 • te çdo puls i taktit dallohet tehu rritës (tehu pozitiv) dhe tehu rënës (tehu negativ).

Tehu rritës dhe rënës i taktit

• Elementet memoruese mund të realizohen ashtu që të reagojnë në tehun pozitiv ose në tehun negativ të pulseve të taktit.

Çfarë është saktësisht një memorie? • Një memorie duhet të ketë të paktën tri veti. 1. Ajo duhet të jetë në gjendje të mbajë një vlerë. 2. Ju duhet të jeni në gjendje për të lexuar vlerën që u ruajt. 3. Ju duhet të jeni në gjendje të ndryshoni vlerën që është e ruajtur. • Do të fillojmë me rastin më të thjeshtë, me një-bit memorie. 1. Ajo duhet të jetë në gjendje të mbajë një bit të vetëm, 0 ose 1. 2. Ju duhet të jeni në gjendje për të lexuar atë që është ruajtur. 3. Ju duhet të jeni në gjendje të ndryshoni vlerën. Pasi që ai është vetëm një bit i vetëm, ka vetëm dy zgjedhje: SET bitin në 1 RESET, ose CLEAR, bitin në 0.

• Elementi themelor ne ndertimin e qarqeve memoruese është flip-flopi. • Flip-flopi mund të memoron një dhe vetëm një bit I informates. • I ka dy dalje, • Një për madhësinë dalëse origjinale, • Tjetren për komplimentin e kësaj madhësie.

• Numri I hyrjeve dhe ligji sipas të cilit hyrjet ndikojnë në gjendjen binare dalese është I ndryshëm për lloje të ndryshme të flip-flopeve.

Elementet memoruese • Memoria te qarqet sekuenciale formohet prej elementeve të memories, të cilët janë në gjendje t'i mbajnë në mend informatat binare. • Elementi i memories që mban në mend një bit (vlerën 1 ose 0), quhet flip-flop ose bistabil. • Në rast të përgjithshëm bistabili si element i memories mund të ketë më shumë hyrje dhe dy dalje. • Në njërën dalje merret vlera që ruhet në bistabil, kurse në daljen tjetër - vlera e invertuar e saj. • Në praktik zakonisht përdoren disa lloj të bistabilëve, të cilët njihen me shkurtesat: SR, JK, D, T etj. • Por, si bistabil bazik merret bistabili SR, sepse përmes tij pastaj mund të realizohen të gjithë bistabilët tjerë.

Bistabili SR

Hyrjet - S (nga Set) dhe R (nga Reset) Daljet - vlera e memoruar në bistabil (Q) dhe vlera inverze e saj ( ).

Puna e bistabilit SR • • • •

S=1, R=0 S=0, R=1 S=0, R=0 S=1, R=1

në dalje kemi Q+=1 (gjendja SET) në dalje kemi Q+=0 (gjendja RESET) në dalje kemi Q+=Q (gjendja paraprake) në dalje kemi Q+=? (gjendje e padefinuar)

Q+, është simbolikë për të shënuar gjendjen e ardhëshme.

Tabela e gjendjeve

Q - gjendja e bistabilit në momentin t. Q+ - gjendja e bistabilit në momentin t+.

t gjendja momentale t+ gjendja e ardhëshme S R Q Q+ Q

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

0 1 0 0 1 1 -

1 0 1 1 0 0 -

Realizimi i bistabilit SR

përmes procedurës së minimizimit mund të nxirret raporti mes gjendjes paraprake dhe gjendjes vijuese të bistabilit, varësisht nga vlerat në hyrjet e tij.

a. Bistabili nuk e ndryshon gjendjen nëse në të dy hyrjet e tij aplikohen vlerat zero, përkatësisht nëse S=0 dhe R=0. b. Bistabili kalon në gjendjen reset (0), për vlerat hyrëse S=0 dhe R=1. c. Bistabili kalon në gjendjen set (1), për vlerat hyrëse S=1 dhe R=0. d. Puna e bistabilit është e papërcaktuar për vlerat hyrëse 1 (S=1 dhe R=1).

Diagrami i gjendjeve • Përdoren gjatë analizës dhe projektimit të qarqeve sekuenciale. • Gjatë vizatimit të diagramit të gjendjeve, të gjitha daljet e mundëshme vizatohen me nga një rreth, brenda të cilëve shënohen vlerat. • Kalimi prej një gjendje në tjetrën, shënohet me shigjetë, pranë së cilës shkruhen vlerat hyrëse (ngacmimet) e bistabilit.

Diagrami i gjendjeve për SR

Gjatë sintezës së qarqeve sekuenciale përdoret tabla e eksitimeve, përmes së cilës përcaktohen vlerat e nevojshme hyrëse në bistabil ashtu që ai të kaloi prej gjendjes ekzistuese në gjendjen vijuese të caktuar

Sinteza e qarqeve - Tabela e eksitimeve • Gjatë sintezës së qarqeve sekuenciale përdoret tabla e eksitimeve – kur ipet dalja dhe kërkohet mënyra e lidhjes së hyrjeve. • Tabela e eksitimeve tregon se çfarë duhet të ipet në hyrje të elementit, në mënyrë që të fitohet dalja e dëshiruar.

Tabela e eksitimeve për SR

t Q 0

t+ Q+ 0

S 0

R +

0 1 1

1 0 1

1 0 +

0 1 0

t

• Bistabili SR në rast të përgjithshëm reagon në tehun pozitiv, ose në tehun negativ të pulseve të taktit, ashtu siç është treguar në shembujt e dhënë përmes diagrameve kohore • Pa vonesën:

• Gjatë gjetjes së vlerave dalëse Q nga bistabili, në shembujt e diagrameve kohore, është marrë se gjendja fillestare e bistabilit SR është Q=0. • Gjendja e bistabilit ndyshon vetëm në momentin kur vjenë tehu përkatës i impulseve të taktit Cl, duke i pasur parasyshë vlerat momentale nëhyrjet e tij, të shënuara me pika. • Këtu është marrë parasyshë edhe prezenca e vonesës kohore d pas të cilës reagon bistabili SR.

Me vonesën d:

Shembull Të tregohet dalja e bistabilit SR për gjendjen fillestare Q=0, përmes diagrameve kohore.

Në pozitën e parë të kolonës Q është shënuar vlera fillestare e cila është dhënë. Kurse vlerat në kolonën e dytë të tabelës janë vlerat që duhet të fitohen në dalje të bistabilit.

Detyrë: • Të gjendet sekuenca dalëse Q nga flip-flopi SR nëse në fillim është Q=0, për vargun hyrës SR=00,10,00,10,01,00 (Rezultati: Q+=0011100). • Të gjendet tabela e eksitimeve (ngacmimeve, hyrjeve) për FF SR, nëse vlera fillestare e tij është Q=0 dhe në dalje të tij kërkohet Q+=1100110. (Rezultati: SR=10, +0, 01, 0+, 10, +0, 01)

Shembull

Flip-Flopi JK • Për eleminimin e gjendjes SR=11, është bërë një lidhje e hyrjeve SR përmes daljeve Q dhe Q’. • Puna e tij është e njejtë me SR, me një dallim se eksitimi i hyrjeve me kombinimin 11, e përmbysë (inverton) gjendjen dalëse ekzistuese

Diagrami i gjendjeve për FF JK

Tabela e gjendjeve

Diagrami i gjendjeve

Flip-Flopi D • Lidhje e veçantë e FF SR ose JK. • Funksioni: hyrjen e përcjell në dalje në momentin Q+

Bistabili D – data (hyrja percillet në dalje)

Paraqitja skematike e bistabilit D

Tabela e gjendjeve

Diagrami i gjendjeve

gjë që është rezultat i asaj se gjendja vijuese e bistabilit D nuk varet aspak nga gjendja paraprake e tij, por varet vetëm nga vlera në hyrje të tij

Tabela e eksitimeve

Bistabili D realizohet duke e shfrytëzuar bistabilin SR ose JK:

Shembull • Diagrami i gjendjeve Q në dalje të bistabilit D, nëse është dhënë diagrami i vlerave në hyrjen D të bistabilit dhe në fillim Q=0, si dhe bistabili reagon në tehun pozitiv të pulseve të taktit.

Bistabili T • Bistabili T realizohet përmes bistabilit JK, duke e aplikuar vlerën logjike 1 në dy hyrjet e tij

Realizimi i bistabilit T përmes bistabilit JK

Trigger - shkrepje

Bistabili T me hyrje për impulse të taktit

Realizimi i bistabilit T përmes bistabilit JK

Shembull • Te projektohet bistabili D duke e shfrytëzuar bistabilin JK

• Te projektohet bistabili T duke e shfrytëzuar bistabilin D