dl3.tex (8296B)
1 \documentclass{article} 2 \usepackage[utf8]{inputenc} 3 \usepackage[greek,english]{babel} 4 \usepackage{alphabeta} 5 \usepackage{fancyhdr} 6 \usepackage{listings} 7 \usepackage{mathtools} 8 \usepackage{siunitx} 9 \usepackage{xcolor} 10 \usepackage{graphicx} 11 \usepackage{pgfplots} 12 \usepackage{tikz-timing} 13 \usepackage[export]{adjustbox} 14 \usepackage{biblatex} 15 \addbibresource{dl3-citations.bib} 16 17 %\pagestyle{fancy} 18 %\renewcommand\headrulewidth{0pt} 19 %\fancyhead{} 20 %\fancyfoot{} 21 %\fancyfoot[R]{\thepage} 22 23 \title{Εργαστηριακή Εργασία 3 - Flip-Flop} 24 \author{Χρήστος Μαργιώλης - 19390133 \\ Τμήμα 8} 25 \date{Ιούνιος 2020} 26 27 \begin{document} 28 29 \begin{figure}[t!] 30 \centering 31 \includegraphics[scale=0.3, center]{./res/Logo_University_of_West_Attica.png} 32 \Large 33 \textbf{Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής} \\ 34 \large 35 Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής και Ηλεκτρονικών Υπολογιστών \\ 36 Ψηφιακή Σχεδίαση 37 \end{figure} 38 \begin{figure}[b] 39 \centering 40 \includegraphics[scale=1]{./res/19390133.jpeg} 41 \end{figure} 42 43 \begin{titlepage} 44 \maketitle 45 \end{titlepage} 46 47 \renewcommand{\contentsname}{Περιεχόμενα} 48 \tableofcontents 49 50 \renewcommand{\abstractname}{Εισαγωγή} 51 \begin{abstract} 52 Το αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η κατανόηση των μανδαλωτών 53 και των Flip-Flop, μέσω θεωρητικών ασκήσεων και εφαμορμογών. 54 \end{abstract} 55 \pagebreak 56 57 \section{Συλλογή βιβλιογραφίας} 58 Η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε κάλυψε τα βασικά προβλήματα 59 της εργασίας. Από την βιβλιογραφία πήρα πληροφορίες για την συμπεριφορά 60 και την λειτουργία των διαφόρων ειδών μανδαλωτών και των Flip-Flop. 61 62 \section{Περιγραφή υλοποίησης} 63 Για την υλοποίηση της εργασίας και βασισμένος στην παραπάνω βιβλιογραφία 64 που συλλέχθηκε, χρησιμοποίησα κυκλώματα φτιαγμένα από λογικές πύλες, καθώς 65 και πίνακες αλήθειας για την απόδειξη και επαλήθευση των αποτελεσματών 66 που προέκυψαν από πειραματικές μετρήσεις. 67 68 \section{Εργαστηριακό μέρος} 69 \subsection{Μανδαλωτής με πύλες NAND} 70 Από την εφαρμογή του παρακάτω κυκλώματος παρατηρούμε ότι 71 ο πίνακας αλήθειας που προκύπτει πειραματικά πράγματι 72 επαληθεύει τον πίνακα αλήθειας του μανδαλωτή με πύλες NAND. 73 74 \includegraphics[width=\textwidth]{./res/ffnand.png} 75 76 \begin{center} 77 \begin{tabular}{|c|c|c|c|} 78 \hline 79 $S$ & $R$ & $Q_1$ & $Q_2$ \\ 80 \hline 81 1 & 1 & $Q_1$ & $Q_2$ \\ 82 0 & 1 & 1 & 0 \\ 83 1 & 0 & 0 & 1 \\ 84 0 & 0 & 1 & 1 \\ 85 \hline 86 \end{tabular} 87 \end{center} 88 89 \subsection{R-S Flip-Flop} 90 \includegraphics[width=\textwidth]{./res/rsff.png} 91 92 \begin{center} 93 \begin{tabular}{|c|c|c|} 94 \hline 95 $S$ & $R$ & $Q_{1(n+1)}$ \\ 96 \hline 97 0 & 0 & $Q_1$ \\ 98 0 & 1 & 0 \\ 99 1 & 0 & 1 \\ 100 1 & 1 & $X$ \\ 101 \hline 102 \end{tabular} 103 \end{center} 104 105 \subsection{D Flip-Flop} 106 \includegraphics[width=\textwidth]{./res/dff.png} 107 108 \begin{center} 109 \begin{tabular}{|c|c|} 110 \hline 111 $D$ & $Q_{1(n+1)}$ \\ 112 \hline 113 0 & 0 \\ 114 1 & 1 \\ 115 \hline 116 \end{tabular} 117 \end{center} 118 119 \subsection{J-K Flip-Flop} 120 \includegraphics[width=\textwidth]{./res/jkff.png} 121 122 \begin{center} 123 \begin{tabular}{|c|c|c|} 124 \hline 125 $J$ & $K$ & $Q_{1(n+1)}$ \\ 126 \hline 127 0 & 0 & $Q_{1n}$ \\ 128 0 & 1 & 0 \\ 129 1 & 0 & 1 \\ 130 1 & 1 & $Q_{1(n)}$ \\ 131 \hline 132 \end{tabular} 133 \end{center} 134 135 \subsection{Ερωτήσεις} 136 \begin{itemize} 137 \item \textit{Γιατί πιστεύετε ότι χρειάζονται τα σύγχρονα ακολουθιακά κυκλώματα;} \\ 138 139 Τα σύχρονα ακολουθιακά κυκλώματα χρειάζονται επειδή σε αντίθεση με τα ασύγχρονα 140 ακολουθιακά κυκλώματα, τα οποία ως κύρια στοιχεία μνήμης έχουν λογικές πύλες, έχουν 141 flip-flops ως στοιχεία μνήμης. Αυτό σημαίνει ότι το flip-flop μπορεί να διατηρήση μια 142 κατάσταση μέχρι κάποιο άλλο σήμα εισόδου να την αλλάξει. \cite{efstathiou} \\ 143 144 \item \textit{Πότε εμφανίζεται η επόμενη κατάσταση σε ένα Flip-Flop;} \\ 145 146 Η επόμενη κατάσταση σε ένα Flip-Flop εμφανίζεται όταν και οι δύο του είσοδοι 147 $S$ και $R$ αντίστοιχα, είναι ίσες με λογικό 0. \\ 148 149 \item \textit{Ποιά η διαφορά του μανδαλωτή S-R και του S-R Flip-Flop;} \\ 150 151 Η διαφορά του μανδαλωτή S-R (S-R Latch) και του S-R Flip-Flop είναι ότι σε 152 αντίθεση με το S-R Flip-Flop, ο μανδαλωτής S-R είναι πολύ ευαίσθητος στους 153 ανεπιθύμητους παλμούς μικρού εύρους που μπορεί να εμφανιστούν στις εισόδους 154 $S$ και $R$ \cite{efstathiou}. 155 Επίσης ο μανδαλωτής S-R είναι ασύγχρονος, δηλαδή αλλάζει τιμή της εξόδου 156 όταν αλλάζει η είσοδός του, ενώ το S-R Flip-Flop αλλάζει τιμή στην έξοδό του 157 όταν το $CLK$ παίρνει τιμή λογικού 1. \\ 158 159 \item \textit{Από πού προκύπτει η ονομασία του D Flip-Flop} \\ 160 161 Η ονομοασία του D Flip-Flop προκύπτει από την λέξη Data Flip-Flop. Ο λόγος που έχει 162 ονομαστέι έτσι είναι επειδή μπορεί να αποθηκεύει δεδομένα και να καθυστερεί την 163 διάδοσή τους. \\ 164 165 \item \textit{Σχεδιάστε ένα T Flip-Flop με βάση το J-K Flip-Flop. Γράψτε το 166 χαρακτηριστικό πίνακα λειτουργίας του.} \\ 167 168 \begin{center} 169 \begin{tabular}{|c|c|c|} 170 \hline 171 $J$ & $K$ & $Q$ \\ 172 \hline 173 0 & 0 & Q \\ 174 0 & 1 & 0 \\ 175 1 & 0 & 1 \\ 176 1 & 1 & $\overline{Q}$ \\ 177 \hline 178 \end{tabular} 179 \end{center} 180 181 \item \textit{Ποιά είναι η συνθήκη για σωστή λειτουργία των Flip-Flop, και 182 για ποιό λόγο σχεδιάστηκαν τα Master-Slave Flip-Flop;} \\ 183 184 Η συνθήκη που πρέπει να ισχύει για την σωστή λειτουργία των Flip-Flop είναι 185 \[t_{on} < t_{pd} < T\] 186 Τα Master-Slave Flip-Flop δημιουργήθηκαν επειδή δεν είναι πάντα εύκολο να 187 ικανοποιηθεί αυτή η συνθήκη, διότι ο χρόνος $t_{pd}$ είναι πολύ μικρός, οπότε 188 τα Flip-Flop αυτού του τύπου λειτουργούν με βάση τους ορολογιακούς παλμούς. \\ 189 190 \item \textit{Τα καταωτέρω D Flip-Flop (σχήμα 20) έχουν αρχικές 191 καταστάσεις $Q_0 = Q_1 = 0$. Δώστε σε χρονική αντιστοιχία 192 με το clock τις εξόδους $Q_0$ και $Q_1$ μέχρι να φαίνεται ένας 193 πλήρης κύκλος λειτουργίας του κυκλώματος.} \\ 194 195 \begin{tikztimingtable} 196 $CLK$ & 4L 8C 4C \\ 197 $Q_0$ & 16L \\ 198 $Q_1$ & 12L 4C \\ 199 \end{tikztimingtable} 200 201 $Q_0 = Q_1 = 0$ \\ 202 $CLK = 0$ δεν αλλάζει \\ 203 $CLK = 1$ αν $D = 0$ τότε $Q = 0$, αν $D = 1$ τότε $Q = 1$ \\ 204 205 \begin{center} 206 \begin{tabular}{|c|c|} 207 \hline 208 $D$ & $Q$ \\ 209 \hline 210 0 & 0 \\ 211 1 & 1 \\ 212 \hline 213 \end{tabular} 214 \end{center} 215 216 $CLK = 1$, $D_1 = \overline{Q_0} = Q_1 = D_0$ 217 218 \end{itemize} 219 220 \renewcommand\refname{Πηγές} 221 \printbibliography 222 \end{document}