Исследование триггеров и их моделирование в среде Simulink

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Исследование триггеров и их моделирование в среде Simulink»

Выполнил: Студент группы ЭС-104 Проверил:

Санкт-Петербург

2013

Содержание

Глава 1. 3

1.1.      Описание принципа работы асинхронного и синхронного RS-триггера. Основные отличия между ними. 3

1.2.      Описание моделей триггеров в среде Simulink. 4

1.3.      Временные диаграммы работы асинхронного и синхронного RS-триггера при различных комбинациях входных сигналов. 9

1.4.      Обоснование необходимости применения блока Memory и описание принципа его работы. 11

Глава 2. 12

2.1.      Описание принципа работы JK-триггера. 12

2.2.      Описание модели JK-триггера в среде Simulink. 12

2.3.      Временные диаграммы работы асинхронного и синхронного JK-триггера при различных комбинациях входных сигналов. 14

2.4.      Описание принципа работы D-триггера. 14

2.5.      Описание модели D-триггера в среде Simulink. Временные диаграммы работы D-триггера при различных комбинациях входных сигналов. 15

2.6.      Разработать модель D-триггера, реагирующего на отрицательный перепад синхронизирующего сигнала по входу C. 15

Глава 3. 16

3.1.      Описание моделей счётчика, шифратора и дешифратора в среде Simulink, разработанных для соответствующего варианта. 16

Глава 1

1.1.  Описание принципа работы асинхронного и синхронного RS-триггера. Основные отличия между ними.

RS-триггер — триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.

По входу S (англ. Set - установка) триггер переключается в состояние LOG1 (переходит в возбужденное состояние). По входу R (reset – сброс) триггер переключает в состояние LOG0 (невозбужденное состояние).

Рисунок 1 - Функциональная схема асинхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ

Для RS триггеров возможны 4 состояния входных сигналов:

1. S=1, R=0 данная комбинация сигналов приводит к появлению на выходе элемента ИЛИ-НЕ 2 LOG0. Этот сигнал по цепи обратной связи поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 1 и на выходе этого элемента – LOG1.

2.S=0, R=1 данная комбинация входных сигналов приводит к появлению на выходе Q – LOG0, а на выходе  – LOG1.

3. S=0, R=0 триггер остается в предшествующем данной комбинации сигналов состоянии.

4.S=1,R=1 запрещенная комбинация, т.к. при этом на обоих выходах появится LOG0.

Основной недостаток статических асинхронных RS триггеров – низкая помехоустойчивость.

Для улучшения помехоустойчивости триггер усложняют вводя в его состав систему управления, задача которой с помощью специально тактируемого входа С ликвидировать влияние сигнала-помехи. Переключения в синхронном RS-триггере возможны только при наличии LOG1 на входе С. Если сигнал на входе С – LOG0, то состояние триггера не меняется, таким образом основное свойство синхронного RS-триггера – задержка информации.

1.2.  Описание моделей триггеров в среде Simulink.

Для того, чтобы исследовать работу триггера в среде Simulink, нужно выполнить следующее:

Ø Собрать систему источников сигналов (Pulse Generator) для исследования логических схем:

F1 - с периодом 2 с и задержкой 1 с;

F2 - с периодом 4 с и задержкой 2 с;

F3 - с периодом 1 с, задержкой 0,5 с и с шириной импульса 5% от периода.

Ø Настроить осциллограф (Scope) на измерение 10 сигналов на диапазоне 6 с. Параметры моделирования приложения настроить на максимальное время моделирования 6 с (Simulation ► Simulations parametrs ► Time – 6). Подписать линии связи X1, X2, strobe и просмотреть сигналы на осциллографе.

Ø Добавить в схему генераторы констант (Constant) и ключи (Manual Switch) для возможности подключения исследуемой схемы к различным источникам сигналов.

Ø Собрать триггер на элементах 2И-НЕ. Проанализировать сообщение программы. Изменить схему, добавив элемент памяти (Memory) в обратную связь. Добиться работоспособности схемы. Полученному статическому асинхронному триггеру с инверсными управляющими входами дать наименование "MODEL-1А". Изучить его поведение при всех возможных наборах входных сигналов, изменяемых автоматически генераторами или устанавливаемые вручную константами. Переключения осуществлять с помощью ключей ручного управления.

Таблица состояний асинхронного RS-триггера

Таблица 1

QN	NS	NR	Q	NQ
1	1	1	1	0
1	1	0	0	1
1	0	1	1	0
1	0	0	1	1
0	1	1	0	1
0	1	0	0	1
0	0	1	1	0
0	0	0	1	1

Для данного триггера комбинации имеют следующие значения: (1 1) – (память), (1 0) – (сброс), (0 1) – (установка), (0 0) – (запрещённая комбинация).