6-Ε-172_ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡ_ CONTENTS

ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ Στo βιβλίο περιέχονται οι βασικές γνώσεις για τη σχεδίαση ολοκληρωμένων ψηφιακών κυκλωμάτων καθώς και μέθοδοι και διαδικασίες κατάλληλες για μια ποικιλία εφαρμογών. Απευθύνεται κυρίως στους φοττητές του Τμήματος Μηχανικών Βιοϊατρικής Τεχνολογίας ΤΕ και Ηλεκτρονικών Μηχανικών ΤΕ, αλλά και σε όλους όσους ενδιαφέρονται για τα θέματα που μελετά και αναλύει. Η συγγραφή του έγινε με βάση το περίγραμμα της ύλης που προβλέπεται στο αναλυτικό πρόγραμμα και σε συνδυασμό με τα θέματα που μπορούν να υποστηριχθούν από το εργαστήριο και μελετά τα παρακάτω θέματα: 1) Δυαδικά Συστήματα: Δυαδικοί Αριθμοί. Μετατροπή Βάσης Αριθμού. Οκταδικοί και Δεκαεξαδικοί Αριθμοί. Συμπληρώματα. Προσημασμένοι Δυαδικοί Αριθμοί. Δυαδικοί Κώδικες.

2) Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες: Βασικοί Ορισμοί. Αξιωματικός Ορισμός της Άλγεβρας Boole. Βασικά Θεωρήματα και Ιδτότητες της Άλγεβρας Boole. Συναρτήσεις Boole. Κανονικές Μορφές Λογικών Συναρτήσεων. Ψηφιακές Λογικές Πύλες: Κυκλώματα, Συναρτήσεις. Συνδυαστική Λογική. 3) Τεχνικές Απλοποίησης Λογικών Συναρτήσεων με Boole. Τεχνικές Απλοποίησης Λογικών Συναρτήσεων με την μέθοδο του Χάρτη. Χάρτες Καρνώ με 2 ως 6 μεταβλητές. Απλοποίηση Αθροισμάτων Γινομένων. Απλοποίηση Γινομένων Αθροισμάτων. Συνθήκες Αδιαφορίας. 4) Τεχνικές Σχεδίασης Κυκλωμάτων. Διαδικασία Σχεδίασης και Διαδικασία Ανάλυσης. 5) Πράξεις Δυαδικών Αριθμών: Σχεδίαση κυκλωμάτων πράξεων, Αθροιστές, Αφαιρέτες 6) Μελέτη και Σχεδίαση Κωδικοποιητών και Αποκωδικοποιητών. Κυκλώματα Μετατροπής Κωδίκων. Κυκλώματα Συγκρττών. Μνήμη Ανάγνωσης (ROM). Προγραμματιζόμενη Λογική Παράταξη (PLA). Προγραμματιζόμενη Παράταξη Λογικής (PAL). Χρήση στη σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων. 7) Κυκλώματα μνήμς, SR-FF, JK-FF, DFF, T-FF Πίνακες Αληθείας Καταχωρητές Ολίσθησης. 8) Πράξεις Δυαδικών Αριθμών. Κυκλώματα Πράξεων Πρόσθεση, Αφαίρεση, Πολλαπλασιασμός, Διαίρεση. 9) Πολυπλέκτες και Μελέτη Υλοποίησης Συνδυαστικών Κυκλωμάτων με Πολυπλέκτες. 10) Σύγχρονοι Μετρητές. Μελέτη και Σχεδίαση Σύγχρονων Μετρητών. 1)Ασύγχρονοι Απαριθμητές. Μελέτη και Σχεδίαση Ασύγχρονων Μετρητών. 12) Σύγχρονα και Ασύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα. Μελέτη και σχεδίαση Σύγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων. Μελέτη και Σχεδίαση Σειριακών Ακολουθιακών Κυκλωμάτων. 13) Ολοκληρωμένα Κυκλώματα: Χαρακτηριστικά. Η Λογική Transistor -Transistor (TTL). Η Λογική Σύζευξης-Εκπομπού (ECL). Μέταλλο-Οξείδιο-Ημιαγωγός (MOS). Συμπληρωματικά MOS (CMOS). Διαγράμματα Σύνδεσης Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων – IC 14) Σειρές Εργαστηριακών Ασκήσεων και Σειρές Ασκήσεων Θεωρίας Σημείωση: Μερικά από τα παραπάνω θέματα αναλύονται περισσότερο κυρίως για διδακτικούς και εργαστηριακούς λόγους και άλλα αναλύονται σε μικρότερο βαθμό. Τα θέματα που αναπτύσσονται προσπαθήσαμε να είναι όσο το δυνατόν απλά και κατανοητά. Θα εκτιμούσαμε οποιαδήποτε παρατήρηση κατ υπόδειξη από τους αναγνώστες για διόρθωση και βελτίωση προς το καλύτερο.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝA Εισαγωγικό σημείωμα .....................................................................................................................13 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΡΙΘΜΩΝ (Αριθμητικά συστήματα- Συμπληρώματα) .......................................15 1.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................15 1.2 Δεκαδικό σύσηημα ..................................................................................................................15 1.3 Δυαδικό σύσηημα.....................................................................................................................16 1.4 Οκταδικό σύσηημα...................................................................................................................17 1.5 Δεκαεξαδικό σύσηημα ..............................................................................................................17 1.6 Μετατροπή από ένα σύσηημα σε ένα άλλο ..............................................................................18 1.6.1 Από δεκαδικό σε άλλο ......................................................................................................18 1.6.2 Από δεκαδικό σύστημα σε δυαδικό σύσηημα....................................................................18 1.6.3 Από δεκαδικό σύστημα σε Οκταδικό σύσηημα ..................................................................20 1.6.4 Από δεκαδικό σύστημα σε δεκαεξαδικό σύστημα .............................................................21 1.7 Μετατροπή αριθμού από ένα σύσηημα σε δεκαδικό σύσηημα ..................................................21 1.8 Μετατροπή από δυαδικό σε οκταδικό, δεκαεξαδικό & αντίστροφα ...........................................22 1.8.1 Δυαδικός σε οκταδικό & αντίθετα ......................................................................................22 1.8.2 Δυαδικός σε δεκαεξαδικό & αντίστροφα ...........................................................................22 1.8.3 Δεκαεξαδικός σε οκταδικό & αντίστροφα ..........................................................................23 1.9 Αριθμητικές πράξεις στο δυαδικό σύσηημα ..............................................................................23 1.9.1 Πρόσθεση ........................................................................................................................23 1.9.2 Αφαίρεση..........................................................................................................................24 1.9.2.1 Παράσταση αρνττ ικών αριθμών .............................................................................24 Α. Προσημασμένου μέηρου ....................................................................................25 Β.1. Συμπλήρωμα προς ένα Β.2. Συμπλήρωμα προς δυο......................................26 1.9.2.2 Αφαίρεση δυαδικών αριθμών με Παράσταση συμπληρώματος ...............................27 1.9.2.3 Πράξεις με προσημασμένους αριθμούς ...................................................................28 1.9.3 Πολλαπλασιασμός............................................................................................................28 1.9.4 Διαίρεση ...........................................................................................................................29 1.10 Ασκήσεις ...............................................................................................................................29 2 ΚΩΔΙΚΕΣ ......................................................................................................................................31 2.1 Εισαγωγή.................................................................................................................................31 2.2 Κώδικες κωδικοποίησης του δεκαδικού σε δυαδικό .................................................................31 2.2.1 Κώδικας κωδικοποίησης BCD-8421 .................................................................................31 2.2.2 Κώδικας κωδικοποίησης BCD-2421 .................................................................................32 2.2.3 Κώδικας κωδικοποίησης BCD-5211 .................................................................................32 2.2.4 Κώδικας Υπερβολής κατά τρία-Χωρίς Βάρη BCD-X3 .......................................................32 2.3 Κώδικας GRAY .......................................................................................................................33 2.4 Εφαρμογές..............................................................................................................................34 2.4.1 Ασκήσεις ..........................................................................................................................34 2.5 Κώδικας ανίχνευσης & διόρθωσης λαθών...............................................................................34 2.5.1 Κώδικας BCD απλής ισοτιμίας ........................................................................................34 2.5.2 Κώδικας Ν από Μ.............................................................................................................35 2.6 Κώδικες διόρθωσης λαθών .....................................................................................................35 2.6.1 Ορθογώνιοι πίνακες .........................................................................................................35 2.6.2 Κώδικες Hamming ............................................................................................................36

Περιεχόμενα

2.7 Αλφαριθμητικοί κώδικες ...........................................................................................................37 2.7.1 Κώδικας ASCII .................................................................................................................38 2.7.2 Κώδικας EBCDIC .............................................................................................................39 2.7.3 Κώδικας UNICODE ..........................................................................................................39 2.8 Παράσταση πληροφοριών ......................................................................................................39 2.9 Ψηφιακό σήμα ........................................................................................................................40 2.10 Ασκήσεις .............................................................................................................................42 3 ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ & ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ......................................................................................43 3.1 Λογικές πράξεις .......................................................................................................................43 3.1.1 Εισαγωγή .........................................................................................................................43 3.1.2 Λογική ρρ όσθεση .............................................................................................................43 3.1.3 Λογικό πολλαπλασιασμός ...............................................................................................43 3.1.4 Λογικό συμπλήρωμα (Complement -“OXI”- “NOT”) ..........................................................44 3.1.5 Λογική Αποκλεισηικό –Η (eXvlusive OR-XOR) .................................................................44 3.1.6 Συμπλήρωμα λογικής πρόσθεσης ....................................................................................45 3.1.7 Συμπλήρωμα λογικού πολλαπλασιασμού ........................................................................45 3.1.8 Συμπλήρωμα αποκλειστικού ...........................................................................................45 3.2 Λογικές πύλες .........................................................................................................................46 3.2.1 Εισαγωγή .........................................................................................................................46 3.2.2 Πύλη “H” - Gate OR ..........................................................................................................46 3.2.3 Πύλη “ΚΑΙ”-Gate AND ......................................................................................................47 3.2.4 Πύλη “ΟΧΙ” -Gate NOT .....................................................................................................47 3.2.5 Πύλη αποκλεισηικού – Gate XOR .....................................................................................48 3.2.6 Πύλη “OXI-KAI” - Gate NAND...........................................................................................48 3.2.7 Πύλη “OXI-H”-Gate NOR ..................................................................................................49 3.2.8 Πύλη ΟΧΙ-αποκλεισηικού -Η - Gate XNOR .......................................................................49 3.3 ΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ...................................................................................50 3.3.1 Τεχνική ή Λογική Σχεδίασης AND-OR ..............................................................................50 3.3.2 Τεχνική ή Λογική Σχεδίασης OR-AND ..............................................................................51 3.4 Ασκήσεις .................................................................................................................................51 4 ΝΟΜΟΙ ΔΥΑΔΙΚΗΣ ΑΛΓΕΒΡΑΣ ..................................................................................................53 4.1 Βασικές Έννοιες - Εισαγωγή ....................................................................................................53 4.2 Βασικοί Νόμοι Άλγεβρας Boole ................................................................................................53 4.3 Εφαρμογές-Ασκήσεις ...............................................................................................................54 4.4 Νόμοι De - Morgan ................................................................................................................54 4.5 Δυϊκότττ α ηης άλγεβρας Boole (Duality) .................................................................................54 4.6 Ισοδύναμα κυκλώματα .............................................................................................................54 4.6.1 Εισαγωγή .........................................................................................................................54 4.6.2 Ισοδύναμο κυκλώμα με πύλες NAND ...............................................................................55 4.6.3 Ισοδύναμο κύκλωμα με πύλες NOR ................................................................................55 4.7. Αντικατάσταση πυλών με ισοδύναμα κυκλώματα ....................................................................55 4.7.1 Εισαγωγή ........................................................................................................................55 4.7.2 Αντιστροφή των εξόδων των πυλών ................................................................................55 4.7.3 Αντιστροφή των εισόδων των πυλών ..............................................................................56 4.7.4 Αντιστροφή των εισόδων και των εξόδων των πυλών .....................................................56 6

Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

Περιεχόμενα

4.7.5 Αντικατάσταση πύλης πολλών εισόδων .........................................................................57 4.8 Κανονική μορφή μιας λογικής συνάρτησης .............................................................................57 4.9 Έκφραση λογικής συνάρτησης με τα βάρη ηης .......................................................................60 4.10 Τεχνικές Σχεδίαση Λογικών Κυκλωμάτων ............................................................................61 4.10.1 Εισαγωγή .....................................................................................................................61 4.10.2 Τεχνική ή Λογική σχεδίασης NAND ..............................................................................62 4.10.3 Τεχνική ή Λογική σχεδίασης NOR .................................................................................63 4.10.4 Τεχνική σχεδίασης ήδη σχεδιασμένων κυκλωμάτων.......................................................63 4.11 Σχεδίαση και Ανάλυση συνδυαστικών κυκλωμάτων ...............................................................64 4.11.1 Σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων ............................................................................64 4.11.2 Ανάλυση σχεδίασης συνδυαστικών κυκλωμάτων ..........................................................65 4.12 Άλγεβρα Διακοπτών...............................................................................................................67 4.13 Ασκήσεις .........................................................................................................................68 5 ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΗΣ .........................................................................................................71 5.1 Απλοποίηση με Χάρτη Καρνώ ................................................................................................71 5.1.1 Εισαγωγή ........................................................................................................................71 5.1.2 Συσχέτιση διαγραμμάτων Vein με Χάρτες Καρνώ ............................................................71 5.1.3 Απλοποίηση συναρτήσεων με Χάρτη Καρνώ (Διαδικασία) ..............................................73 5.1.4 Εφαρμογές απλοποίησης με Καρνώ ................................................................................77 5.1.4.1 Εμπειρική μέθοδος εισαγωγής Λ.Σ στον χάρτη Καρνώ ........................................86 5.1.4.2 Σύντομος τρόπος μετατροπής μιας ΛΣ σε ΚΜ .......................................................87 5.1.5 Αδιάφοροι όροι. Εφαρμογές ............................................................................................88 5.1.6 Ασκήσεις ..........................................................................................................................91 6 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΛΟΓΙΚΗΣ ΚΟΜΒΩΝ ........................................................................93 6.1. Εισαγωγή................................................................................................................................93 6.2. Σχεδίαση κυκλωμάτων με λογική NAND-AND.........................................................................93 6.3. Σχεδίαση κυκλωμάτων με λογική NOR-OR .............................................................................95 6.4 Εφαρμογές σχεδίασης κυκλωμάτων ........................................................................................96 7 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ............................................................................99 7.1 Εισαγωγή................................................................................................................................99 7.2 Σχεδίαση κυκλωμάτων κωδικοποιττ ών ...................................................................................99 7.3 Σχεδίαση κυκλωμάτων μετατροπής κωδίκων ........................................................................100 7.3.1 Κύκλωμα μετατροπής δυαδικού κώδικα σε κώδικα Gray ................................................100 7.3.2 Κύκλωμα μετατροπής του κώδικα Χ-3 σε κώδικα BCD-2421 .........................................102 7.3.3 Κύκλωμα μετατροπής του κώδικα BCD-2421 σε κώδικα BCD-Χ3 .................................103 7.3.4 Κύκλωμα μετατροπής του κώδικα Gray στον κώδικα BCD-5211 ....................................104 7.3.5 Μετατροπή του κώδικα BCD-8421 σε κώδικα απεικόνισης 7 τμημάτων .........................105 7.4 Σχεδίαση κυκλωμάτων αποκωδικοποιττ ών .........................................................................108 7.5 Χρήση αποκωδικοποιττ ή στην Σχεδίαση κυκλωμάτων ........................................................109 7.5.1 Εισαγωγή .......................................................................................................................109 7.5.2 Πραγματοποίηση συνδυαστικών κυκλωμάτων με αποκωδικοποιττ ή ..............................109 7.6 Χρήση μνήμης ROM σηην σχεδίαση κυκλωμάτων ...............................................................110 7.6.1 Εισαγωγή .......................................................................................................................110 7.6.2 Πραγματοποίηση Λογικών Συναρτήσεων με μνήμη ROM...............................................111 7.6.3 Τύποι μνήμης ROM ........................................................................................................111 Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

7

Περιεχόμενα

7.7 Σχεδίαση κυκλωμάτων σύγκριστς ( Συγκριτής – Comparators) .............................................112 7.8 Πραγματοποίηση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων με IC ............................................................114 7.8.1 Εισαγωγή .......................................................................................................................114 7.8.2 Πραγματοποίηση συνδυαστικών Κυκλωμάτων με ROM .................................................115 7.8.3 Πραγματοποίηση συνδυαστικών Κυκλωμάτων με PLA...................................................116 7.9 Ασκήσεις ..........................................................................................................................118 8 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΝΗΜΗΣ ...................................................................................................................119 8.1 Εισαγωγή ........................................................................................................................119 8.2 Κύκλωμα μνήμτ ς SR-FF ..................................................................................................119 8.3 Κύκλωμα μνήμης (JK-FF) .................................................................................................124 8.4 Κύριο Εξαρτημένο FF .......................................................................................................129 8.5 Κύκλωμα μνήμης D-FF .....................................................................................................130 8.6 Κύκλωμα μνήμης T-FF .....................................................................................................133 9 ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ..........................................................................................................................137 9.1 Εισαγωγή .............................................................................................................................137 9.2 Καταχωρητές μετατόπισης (ολίσθησης ) ...............................................................................139 9.2.1 Ανάλυση του καταχωρητή 4 ψηφίων .............................................................................139 9.2.2 Είσοδος εν σειρά - έξοδος εν σειρά ...............................................................................139 9.2.3 Είσοδος εν σειρά – έξοδος εν παραλλήλω.....................................................................141 9.2.4 Είσοδος εν παραλλήλω-έξοδος εν σειρά .......................................................................141 9.2.5 Είσοδος εν παραλλήλω-έξοδος εν παραλλήλω .............................................................142 9.2.6 Αμφίδρομοι καταχωρητές μετατόπισης ..........................................................................143 10 ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΛΟΓΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ....................................................................145 10.1 Εισαγωγή .............................................................................................................................145 10.2 Βασικά Μέρη ενός ψηφιακού συστήματος ............................................................................145 10.2.1 Η μονάδα εισόδου ........................................................................................................145 10.2.2 Η μονάδα μνήμης .........................................................................................................146 10.2.3 Η μονάδα ελέγχου ........................................................................................................146 10.2.4 Η Αριθμητική Λογική Μονάδα .......................................................................................147 10.2.5 Η μονάδα εξόδου..........................................................................................................147 10.2.6 Περισσότερη RAM ........................................................................................................148 10.2.6.1 Είδη μνήμης RAM ..............................................................................................149 10.2.6.2 Αποκωδικοποίηση της μνήμης RAM ..................................................................150 10.3 Αριθμητική Λογική Μονάδα ALU ..........................................................................................153 10.4 Λειτουργία Ολίσθησης-Μετατόπισης ....................................................................................154 10.5 Ασκήσεις ..............................................................................................................................154 11 ΠΡΑΞΕΙΣ ΔΥΑΔΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ – ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ΠΡΑΞΕΩΝ ...............................................155 11.1 Εισαγωγή .............................................................................................................................155 11.2 Δυαδική Πρόσθεση ..............................................................................................................155 11.2.1 Ημιαθροιστής ..............................................................................................................155 11.2.2 Πλήρης αθροιστής .......................................................................................................156 11.2.3 Παράλληλος Πλήρης Αθροιστής ...................................................................................156 11.2.4 Σειριακός Πλήρης Αθροιστής .......................................................................................158 11.2.5 Αθροιστή 4-ψηφίων με το IC-7483...............................................................................159 11.3 Δυαδική Αφαίρεση ...............................................................................................................160 8

Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

Περιεχόμενα

11.3.1 Ημιαφαιρέτης................................................................................................................160 11.3 2 Πλήρης Αφαιρέτης ........................................................................................................161 11.3.3 Παράλληλος πλήρης αφαιρέτης ....................................................................................162 11.3.4 Σειριακός πλήρης Αφαιρέτης ........................................................................................162 11.3.5 Χρήση αθροιστών σηην αφαίρεση-Αφαίρεση με Συμπλήρωμα προς ένα ......................163 11.3.5.1 Παράλληλος αθροιστής - αφαιρέτης 4 ψηφίων..................................................164 11.3.5.2 Σειριακός πλήρης αφαιρέτης ............................................................................165 11.3.6 Πράξεις με συμπλήρωμα προς δυο ..............................................................................166 11.3.6.1 Πρόσθεση - Αφαίρεση με προσημασμένους αριθμούς .......................................166 11.3.6.2 Πρόσθεση - Αφαίρεση με Παράλληλο αθροισηή ................................................171 11.3.6.3 Πρόσθεση - Αφαίρεση με Σειριακό αθροιστή .....................................................172 11.3.7. Έξοδος αποτελέσματος δυαδικής αφαίρεσης σε κανονική μορφή................................172 11.4 Δυαδικός Πολλαπλασιασμός................................................................................................173 11.5 Δυαδική Διαίρεση .................................................................................................................176 11.6 Πλήρης Παράλληλος αθροιστής-αφαιρέτης ..........................................................................179 11.7 Αριθμητική Λογική Μονάδα ..................................................................................................180 11.7.1 Εισαγωγή .....................................................................................................................180 11.7.2 Ολοκληρωμένα κυκλώματα ALU ..................................................................................180 11.7.3 Συστήματα αριθμών κινττ ής υποδιαστολής ..................................................................180 11.8 Ασκήσεις ..............................................................................................................................182 12 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ ............................................................................................................183 12.1 Γενικά για μετρττ ές ............................................................................................................183 12.2 Εισαγωγή στους σύγχρονους μετρττ ές (Σ.Μ.).....................................................................183 12.2.1 Δυαδικός μετρττ ής αύξουσας μέτρησης Μέτρου-8 (Up Count) .....................................183 12.2.2 Δυαδικός μετρττ ής φθίνουσας μέτρησης Μέτρου-8 (Down Count) ...............................185 12.2.3 Δυαδικός μετρττ ής αύξουσας μέτρησης Μέτρου-16 (Up Count) ...................................186 12.2.4 Δυαδικός μετρττ ής φθίνουσας μέτρησης Μέτρου-16 (Down Count) .............................187 12.2.5 Δυαδικός μετρττ ής αμφίδρομης μέτρησης (Up / Down) ................................................188 12.2.6 Δυαδικός μετρττ ής παράλληλης φόρτωσης ..................................................................188 12.3 Ακολουθία χρονισμού ..........................................................................................................190 12.4 Κυκλικοί Μετρττ ές ................................................................................................................191 12.4.1 Κυκλικός μετρττ ής (Ring counter) ...............................................................................191 12.4.2 Διπλός Κυκλικός απαριθμητής (Twisted Ring counter) ή Johnson ...............................192 12.5 Μελέτη Σχεδίαση Συγχρόνων Μετρττ ών .............................................................................194 12.5.1 Παραδείγματα μελέτης σχεδίασης Συγχρόνων Μετρητών ...........................................195 12.5.2 Ασκήσεις .....................................................................................................................206 12.6 Μελέτη Σχεδίασης Ειδικών Συγχρόνων Μετρττ ών ..............................................................207 13 ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ .........................................................................................................213 13.1 Εισαγωγή στους Ασύγχρονους Μετρητές (Α.Μ.) ..................................................................213 13.2 Παραδείγματα ασύγχρονων μετρττ ών .................................................................................213 13.2.1 Δυαδικός μετρττ ής αύξουσας μέτρησης Μέτρου-8 (Up Count) ....................................213 13.2.2 Δυαδικός μετρττ ής φθίνουσας μέτρησης Μέτρου-8 (Down Count) ...............................215 13.2.3 Δυαδικός μετρττ ής αντιστρεπτής μέτρησης Μέτρου-8 (Up /Down) ...............................216 13.2.4 Δυαδικός μετρττ ής αύξουσας μέτρησης Μέτρου-8 (ΡΕΤr - FF) ...................................218 13.3 Ασύγχρονος μετρττ ής με Επιθυμττ ό Μέτρο-Χ (Mod-X) .......................................................219 Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

9

Περιεχόμενα

13.3.1 Δεκαδικός μετρττ ής αύξουσας μέτρησης ....................................................................220 13.4 Δυαδικός μετρττ ής με αυτόματο σταμάτημα ........................................................................223 13.4.1 Δεκαδικός μετρττ ής με αυτόματο σταμάτημα ...............................................................223 13.5 Μετρττ ές πολλών δεκάδων..................................................................................................224 13.6 Μελέτη Σχεδίασης Ασύγχρονων Μετρττ ών ..........................................................................224 13.6.1 Παραδείγματα Σχεδίασης Ασύγχρονων Μετρττ ών ......................................................226 13.7 Μελέτη σχεδίασης ασύγχρονων μετρττ ών με IC - TTL.........................................................238 13.8 Ασκήσεις ..............................................................................................................................241 14 ΕΠΙΛΟΓΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ -ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ - ΑΠΟΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ ......................................243 14.1 Εισαγωγή .............................................................................................................................243 14.2 Πολυπλέκτες - Χρήση Πολυπλεκτών....................................................................................243 14.2.1 Επιλογή δεδομένων – Πολυπλεξία .............................................................................245 14.2.2 Πραγματοποίηση Λογικών Συναρτήσεων ....................................................................246 14.2.2.1 Πραγματοποίηση Λογικών Συναρτήσεων με ένα Πολυπλέκτη ......................243 14.2.2.2 Συνδυασμός δυο ή περισσότερων πολυπλεκτών ..........................................254 14.2.3 Μετατροπή παράλληλων δεδομένων σε σειριακά .......................................................258 14.2.4 Χρήση πολυπλέκτη σε κυκλώματα ρρ άξεων ................................................................258 α. Χρήση πολυπλέκτη ως Αθροιστή ................................................................................258 β. Χρήση πολυπλέκτη ως Αφαιρέτη.................................................................................259 14.3 Αποπολυπλέκτες .................................................................................................................260 14.3.1 Χρήση Αποπολυπλεκτών .............................................................................................261 14.4 Ασκήσεις ..............................................................................................................................261 15 ΜΕΛΕΤΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ ........................................................263 15.1 Εισαγωγή .............................................................................................................................263 15.2 Πίνακες καταστάσεων και διέγερστς των FF ........................................................................265 15.3 Μελέτη Σχεδίασης Ακολουθιακών Κυκλωμάτων (Σ.Α.Κ.) .....................................................266 15.4 Ανάλυση Μελέτης Σύγχρονου Ακολουθιακού Κυκλώματος ..................................................266 15.5 Μελέτη Σύγχρονου Ακολουθιακού Κυκλώματος ...................................................................269 15.6 Παραδείγματα πλήρους Μελέτης Σ.Α.Κ................................................................................277 15.7 Τυπικές Εφαρμογές Σχεδίασης (Αναγνώριση, Διάκριση, Συσχέτιση) ...................................284 16 ΜΕΛΕΤΗ & ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΕΙΔΙΚΩΝ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ.......................................301 16.1 Σειριακό Ακολουθιακό Κύκλωμα (κλειδαριά) ........................................................................301 16.2 Εφαρμογές...........................................................................................................................305 16.3 Ασκήσεις ..............................................................................................................................309 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: Λύσεις ασκήσεων Θεωρίας ...............................................................................311 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: Άλυτες ασκήσεων Θεωρίας...............................................................................349 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ: Διαδικασία πραγματοποίησης των εργασηηριακών ασκήσεων ....................359 0η Άσκηση. Ενημέρωση....................................................................................................................361 1η Άσκηση. Μελέτη λογικών πυλών – Συνδυαστικά κυκλώματα .......................................................367 2η Άσκτσ η. Μελέτη λογικών πυλών – Αντικαταστάσεις ....................................................................377 3η Άσκηση. Μελέτη σχεδίασης κυκλωμάτων – Συγκριτές ..................................................................391 4η Άσκηση. (Α μέρος) Μελέτη απλοποίησης Λ.Σ. και σχεδίαση Λ.Κ. .................................................401 (Β μέρος) Μελέτη και σχεδίαση κωδικοποιττ ών..............................................................413 10

Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

Περιεχόμενα

5η Άσκηση. Μελέτη κυκλωμάηων μνήμης – Καταχωρητές.................................................................421 6η Άσκηση. Μελέτη σύγχρονων μετρττ ών ........................................................................................433 7η Άσκηση. Μελέτη ασύγχρονων μετρττ ών ......................................................................................445 8η Άσκηση. Μελέτη κυκλωμάηων πολυπλέκτων ...............................................................................461 9η Άσκηση. Μελέτη κυκλωμάηων πράξεων αθροιστή/αφαιρέτη.........................................................475 10η Άσκτσ η. Μελέτη ακολουθιακών κυκλωμάτων.............................................................................491 11η Άσκηση. Μελέτη ειδικών ακολουθιακών κυκλωμάτων ................................................................505 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Δ: Χαρακηηριστικά σηοιχεία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ...............................513 1. Εισαγωγή στα IC .........................................................................................................................513 2. Εισαγωγή στις Οικογένειες ολοκληρωμένων TTL ........................................................................513 3. Οικογένεια ολοκληρωμένων TTL .................................................................................................516 4. Οικογένεια ολοκληρωμένων ECL .................................................................................................518 5. Οικογένεια ολοκληρωμένων I2Λ ..................................................................................................518 6. Οικογένεια ολοκληρωμένων CMOC .............................................................................................519 6.1 Χειρισμός Υλικού τύπου MOS ................................................................................................519 7. Διασύνδεση μεταξύ λογικών οικογενειών......................................................................................520 7.1 Γενικά χαρακτηριστικά σύγκρισης ..........................................................................................520 7.2 Διασύνδεση μεταξύ TTL .........................................................................................................520 7.3 Διασύνδεση μεταξύ TTL και CMOS........................................................................................520 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ε: Διαγράμματα σύνδεσης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων .................................523 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ...............................................................................................................................535 Ευρετήριο .......................................................................................................................................537

Θεωρία Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

11