Αναστροφή τύπου D

Ο όρος ψηφιακή στην ηλεκτρονική αντιπροσωπεύει τη δημιουργία δεδομένων, την επεξεργασία ή την αποθήκευση με τη μορφή δύο καταστάσεων. Οι δύο καταστάσεις μπορούν να αναπαρασταθούν ως ΥΨΗΛΗ ή ΧΑΜΗΛΗ, θετική ή μη θετική, ορισμός ή επαναφορά που είναι τελικά δυαδικό. Το υψηλό είναι 1 και το χαμηλό είναι 0 και ως εκ τούτου η ψηφιακή τεχνολογία εκφράζεται ως σειρά 0 και 1. Ένα παράδειγμα είναι το 011010 στο οποίο κάθε όρος αντιπροσωπεύει μια μεμονωμένη κατάσταση. Έτσι, η διαδικασία αυτή μανδάλωσης σε hardware γίνεται με τη χρήση ορισμένων συστατικών όπως μάνταλο ή Flip-flop, Multiplexer, αποπολυπλέκτης, κωδικοποιητές, αποκωδικοποιητές και κλπ συλλογικά ονομάζεται ως λογικά κυκλώματα Sequential.

Έτσι, πρόκειται να συζητήσουμε για τα Flip-flops που ονομάζονται επίσης μάνδαλα. Τα μάνδαλα μπορούν επίσης να θεωρηθούν ως Bistable Multivibrator ως δύο σταθερές καταστάσεις. Γενικά, αυτά τα κυκλώματα μανδάλωσης μπορούν να είναι είτε ενεργά-υψηλά είτε ενεργά-χαμηλά και μπορούν να ενεργοποιηθούν από σήματα HIGH ή LOW αντίστοιχα.

Οι συνηθισμένοι τύποι σαγιονάρων είναι,

1. RS Flip-flop (RESET-SET)
2. D Flip-flop (Δεδομένα)
3. JK Flip-flop (Jack-Kilby)
4. T Flip-flop (εναλλαγή)

Από τους παραπάνω τύπους, μόνο τα flip-flop JK και D είναι διαθέσιμα στην ολοκληρωμένη φόρμα IC και χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στις περισσότερες εφαρμογές. Εδώ σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε για τον τύπο D Flip Flop.

D Flip-flop:

D Flip-flops χρησιμοποιούνται ως μέρος των στοιχείων αποθήκευσης μνήμης και των επεξεργαστών δεδομένων. Το D flip-flop μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας πύλη NAND ή με πύλη NOR. Λόγω της ευελιξίας του διατίθενται ως πακέτα IC. Οι κύριες εφαρμογές του D flip-flop είναι η εισαγωγή καθυστέρησης στο κύκλωμα χρονισμού, ως buffer, δειγματοληψίας δεδομένων σε συγκεκριμένα διαστήματα. Το D flip-flop είναι απλούστερο όσον αφορά τη σύνδεση καλωδίωσης σε σύγκριση με το JK flip-flop. Εδώ χρησιμοποιούμε πύλες NAND για να δείξουμε το D flip flop.

Όποτε το σήμα ρολογιού είναι χαμηλό, η είσοδος δεν επηρεάζει ποτέ την κατάσταση εξόδου. Το ρολόι πρέπει να είναι υψηλό για να ενεργοποιηθούν οι είσοδοι. Έτσι, το D flip-flop είναι ένας ελεγχόμενος Bi-stable μάνδαλος όπου το σήμα ρολογιού είναι το σήμα ελέγχου. Και πάλι, αυτό διαιρείται σε D flip flop που ενεργοποιείται με θετικό άκρο και D flip-flop με αρνητικό άκρο. Έτσι, η έξοδος έχει δύο σταθερές καταστάσεις με βάση τις εισόδους που έχουν συζητηθεί παρακάτω.

Πίνακας αλήθειας του D Flip-Flop:

Ρολόι	ΕΙΣΑΓΩΓΗ	ΠΑΡΑΓΩΓΗ
ρε	Ερ	Ε »
ΧΑΜΗΛΟΣ	Χ	0	1
ΥΨΗΛΟΣ	0	0	1
ΥΨΗΛΟΣ	1	1	0

Το D (Δεδομένα) είναι η κατάσταση εισαγωγής για το D flip-flop. Το Q και Q 'αντιπροσωπεύει τις καταστάσεις εξόδου του flip-flop. Σύμφωνα με τον πίνακα, με βάση τις εισόδους η έξοδος αλλάζει την κατάστασή της. Όμως, το σημαντικό που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι ότι όλα αυτά μπορούν να συμβούν μόνο με την παρουσία του σήματος ρολογιού. Αυτό λειτουργεί ακριβώς όπως το SR flip-flop μόνο για τις δωρεάν εισόδους.

Αναπαράσταση του D Flip-Flop χρησιμοποιώντας Logic Gates:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ	ΠΑΡΑΓΩΓΗ
Είσοδος 1	Είσοδος 2	Έξοδος 3
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Έτσι, συγκρίνοντας τον πίνακα αλήθειας πύλης NAND και εφαρμόζοντας τις εισόδους όπως δίδονται στον πίνακα αλήθειας D flip-flop, η έξοδος μπορεί να αναλυθεί. Ανάλυση του παραπάνω συγκροτήματος ως δομής τριών σταδίων, θεωρώντας την προηγούμενη κατάσταση (Q ') 0

όταν D = 1 και CLOCK = HIGH

Έξοδος: Q = 1, Q '= 0. Η εργασία είναι σωστή.

PRESET και CLEAR:

Το D flip flop έχει άλλες δύο εισόδους, δηλαδή PRESET και CLEAR. Ένα σήμα HIGH to CLEAR θα κάνει την έξοδο Q να επαναφέρει την τιμή 0. Ομοίως, ένα σήμα HIGH προς τον ακροδέκτη PRESET θα κάνει την έξοδο Q να ρυθμίσει την τιμή 1. Ως εκ τούτου, το ίδιο το όνομα εξηγεί την περιγραφή των ακίδων.

Ρολόι	ΕΙΣΑΓΩΓΗ	ΠΑΡΑΓΩΓΗ
ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΟ	ΣΑΦΗ	ρε	Ερ	Ε »
Χ	ΥΨΗΛΟΣ	ΧΑΜΗΛΟΣ	Χ	1	0
Χ	ΧΑΜΗΛΟΣ	ΥΨΗΛΟΣ	Χ	0	1
Χ	ΥΨΗΛΟΣ	ΥΨΗΛΟΣ	Χ	1	1
ΥΨΗΛΟΣ	ΧΑΜΗΛΟΣ	ΧΑΜΗΛΟΣ	0	0	1
ΥΨΗΛΟΣ	ΧΑΜΗΛΟΣ	ΧΑΜΗΛΟΣ	1	1	0

Πακέτο IC:

Το IC που χρησιμοποιείται εδώ είναι HEF4013BP (Dual D-type flip-flop). Πρόκειται για ένα πακέτο 14 ακίδων που περιέχει 2 ξεχωριστά D flip-flop σε αυτό. Παρακάτω είναι το διάγραμμα ακίδων και η αντίστοιχη περιγραφή των ακίδων.

ΚΑΡΦΙΤΣΑ	Περιγραφή PIN
Ερ	Αληθινή έξοδος
Ε »	Έξοδος φιλοφρόνησης
CP	Είσοδος ρολογιού
CD	CLEAR-Direct είσοδος
ρε	Εισαγωγή δεδομένων
SD	Εισαγωγή PRESET-Direct
V SS	Εδαφος
V DD	Τάση τροφοδοσίας

Απαιτούμενα στοιχεία:

1. IC HEF4013BP (Dual D flip-flop) - 1 Όχι.
2. LM7805 - 1Νο.
3. Διακόπτης αφής - 4Νο.
4. Μπαταρία 9V - 1 Όχι.
5. LED (Πράσινο - 1; Κόκκινο - 1)
6. Αντίσταση (1kὨ - 4; 220kὨ -2)
7. Ψωμί
8. Σύνδεση καλωδίων

Διάγραμμα και εξήγηση κυκλώματος D Flip-Flop:

Εδώ χρησιμοποιήσαμε το IC HEF4013BP για την επίδειξη του κυκλώματος D Flip Flop, το οποίο έχει εσωτερικά δύο flip flops τύπου D. Η πηγή ισχύος IC HEF4013BP V _DD κυμαίνεται από 0 έως 18V και τα δεδομένα είναι διαθέσιμα στο φύλλο δεδομένων. Παρακάτω εμφανίζεται το στιγμιότυπο. Εφόσον χρησιμοποιήσαμε LED στην έξοδο, η πηγή περιορίστηκε στα 5V.

Χρησιμοποιήσαμε έναν ρυθμιστή LM7805 για να περιορίσουμε την τάση των LED.

Πρακτική επίδειξη του D Flip-Flop:

Τα κουμπιά D (Data), PR (Preset), CL (Clear) είναι οι είσοδοι για το D flip-flop. Τα δύο LED Q και Q 'αντιπροσωπεύουν τις καταστάσεις εξόδου του flip-flop. Η μπαταρία 9V λειτουργεί ως είσοδος στον ρυθμιστή τάσης LM7805. Ως εκ τούτου, η ρυθμιζόμενη έξοδος 5V χρησιμοποιείται ως τροφοδοσία Vcc και pin στο IC. Έτσι, για διαφορετική είσοδο στο D, η αντίστοιχη έξοδος μπορεί να φανεί μέσω των LED Q και Q '.

Οι ακίδες CLK, CL, D και PR συνήθως τραβιούνται κάτω στην αρχική κατάσταση όπως φαίνεται παρακάτω. Ως εκ τούτου, η προεπιλεγμένη κατάσταση εισαγωγής θα είναι χαμηλή σε όλες τις ακίδες. Έτσι, η αρχική κατάσταση σύμφωνα με τον πίνακα αλήθειας είναι όπως φαίνεται παραπάνω. Q = 1, Q '= 0.

Παρακάτω έχουμε περιγράψει τις διάφορες καταστάσεις του τύπου D Flip-Flop χρησιμοποιώντας κύκλωμα D flip flop φτιαγμένο στο breadboard.

Πολιτεία 1:

Ρολόι - ΧΑΜΗΛΟ Δ - 0; PR - 0; CL - 1; Ε - 0; Q '- 1

Για τις εισόδους της Κατάστασης 1, η λυχνία LED RED δείχνει το Q 'να είναι ΥΨΗΛΟ και το ΠΡΑΣΙΝΟ LED δείχνει το Q να είναι χαμηλό. Όπως συζητήθηκε παραπάνω όταν το CLEAR έχει ρυθμιστεί σε ΥΨΗΛΟ, το Q επαναφέρεται στο 0 και φαίνεται παραπάνω.

Πολιτεία 2:

Ρολόι - ΧΑΜΗΛΟ Δ - 0; PR - 1; CL - 0; Ε - 1; Q '- 0

Για τις εισόδους της κατάστασης 2, το πράσινο LED ανάβει που δείχνει το Q να είναι ΥΨΗΛΟ και το ΚΟΚΚΙΝΟ LED δείχνει το Q 'να είναι χαμηλό. Όπως συζητήθηκε παραπάνω όταν το PRESET έχει οριστεί σε ΥΨΗΛΟ, το Q έχει οριστεί σε 1 και μπορεί να φανεί παραπάνω.

Κατάσταση 3: Ρολόι - ΧΑΜΗΛΟ Δ - 0; PR - 1; CL - 1; Ε - 1; Q '- 1

Για τις εισόδους State 3, οι φωτεινές λάμψεις LED RED και GREEN υποδηλώνουν αρχικά ότι το Q και το Q 'είναι ΥΨΗΛΟ. Όταν οι PR και CL τραβούν προς τα κάτω όταν απελευθερώνουν τα κουμπιά, η κατάσταση πηγαίνει προς εκκαθάριση.

Κατάσταση 4: Ρολόι - ΥΨΗΛΟ; Δ - 0; PR - 0; CL - 0; Ε - 0; Q '- 1

Για τις εισόδους της κατάστασης 4, το LED RED ανάβει που δείχνει το Q 'να είναι ΥΨΗΛΟ και το ΠΡΑΣΙΝΟ led δείχνει το Q να είναι χαμηλό. Αυτή η κατάσταση είναι σταθερή και παραμένει εκεί μέχρι το επόμενο ρολόι και εισαγωγή. Επειδή ενεργοποιείται το CLOCK LOW έως HIGH edge, πρέπει να πατηθεί το κουμπί εισαγωγής D πριν πατήσετε το κουμπί CLOCK.

Κατάσταση 5: Ρολόι - ΥΨΗΛΟ; Δ - 1; PR - 0; CL - 0; Ε - 1; Q '- 0

Για τις εισόδους State 5, το πράσινο LED ανάβει που δείχνει το Q να είναι ΥΨΗΛΟ και το ΚΟΚΚΙΝΟ led δείχνει το Q 'να είναι χαμηλό. Αυτή η κατάσταση είναι επίσης σταθερή και παραμένει εκεί μέχρι το επόμενο ρολόι και εισαγωγή. Επειδή ενεργοποιείται το CLOCK LOW έως HIGH edge, πρέπει να πατηθεί το κουμπί εισαγωγής D πριν πατήσετε το κουμπί CLOCK.