Описание последовательности работы устройства

Перед описанием работы устройства студент должен уточнить особенности его работы, которые существенным образом будут влиять на схемотехнические решения и последовательность работы, как отдельных блоков, так и всего устройства.

Для примера, рассматриваемого в пособии, такими особенностями являются:

1. Количество сравниваемых чисел (N) задается двоичным кодом внешними переключателями и, естественно, должно быть задано до начала работы устройства.

2. До начала работы устройства должен быть определен тип вывода результата: в прямом (Пр) или обратном кодах (Обр).

3. Паритет представляет собой результат сложения по модулю два (логический элемент XOR) всех разрядов числа, например, для двоичного числа 1001 0001 1011 0011 паритет равен 0. Для контроля правильности ввода информации необходимо после ввода информации определить бит паритета (П_расч) и сравнить его с введенным битом паритета (П_вв). Если паритеты не совпадут, то необходимо предусмотреть индикацию «ОШИБКА ВВОДА» и остановить работу устройства (выйти в режим «ОСТАНОВ»).

4. После окончания обработки всех N чисел устройство выходит в режим «ОСТАНОВ».

5. Запуск работы устройства целесообразно осуществлять внешним переключателем «СТАРТ». Сигнал «СТАРТ» должен быть подан после задания N (заданное количество обрабатываемых чисел) и определения типа вывода информации Пр (Обр) на переключателях.

6. Для хранения промежуточного и конечного результатов сравнения чисел необходим «Модуль хранения результата».

7. Для организации обработки всех N чисел необходимо обеспечить циклическую работу устройства. Для того, чтобы циклы по обработке первого и N-ого числа были идентичными, целесообразно первое введенное число сравнивать с заведомо минимальным числом, предварительно записанным в «Модуль хранения результата». Минимальное число в «Модуль хранения результата» должно быть записано до начала обработки первого числа. Минимальным числом будет являться число 0.

8. В соответствии с заданием на курсовое проектирование шины ввода и вывода имеют три состояния, что требует определенных схемотехнических решений.

Выход с тремя состояниями или выход с возможностью отключения (обозначается 3С) очень похож на стандартный выход (обозначается 2С), который принимает состояние логического 0 или логической 1. В выходе 3С к этим двум состояниям добавляется еще и третье – пассивное, в котором выход можно считать отключенным от последующей схемы. Такой выход можно считать состоящим из двух переключателей (рисунок 2.1, а), которые могут замыкаться по очереди, давая логический ноль и логическую единицу, но могут и размыкаться одновременно. Третье состояние называется высокоимпедансным или Z-состоянием. Для перевода выхода в третье Z-состояние используется специальный управляющий вход, обозначаемый чаще всего OE (рисунок 2.1, б) (Output Enable – разрешение выхода) или EZ (Enable Z-state – запрещение выхода).

Входы типа 3С можно соединять параллельно (рисунок 2.1, с) при условии, что в любой момент времени активным может быть только один из них. В этом случае отключенные выходы не мешают активному формированию сигнала в точке соединения выходов. Эта возможность позволяет применять элементы 3С в системах, где многие источники информации поочередно пользуются одной и той же линией связи.

а)	б)	с)
Рисунок 2.1 – Выход с тремя состояниями

9. Устройство должно работать с шиной ввода только на момент ввода очередного числа и бита паритета, а с шиной вывода – только на момент вывода результата. Все остальное время устройство должно быть отключено от шин ввода и вывода и обязано предоставить их в распоряжение других устройств.

Для удобства изображения алгоритма работы устройства обозначим вводимое число, как число А, а число, хранимое как промежуточный или конечный результат в «Модуле хранения результата», как число А_maх.

Определим необходимые управляющие сигналы, обеспечивающие работу устройства. При разработке функциональной и принципиальных схем и выборе элементной базы эти сигналы могут уточняться или могут быть изменены их логические уровни.

Управляющие сигналы, обеспечивающие начало и окончание работы устройства:

- «СТАРТ» – начать работу устройства;

- «ОСТАНОВ» – выйти в режим остановка в случае ошибки ввода числа или окончания обработки N чисел.

Управляющие сигналы, задающие начальные условия работы:

- «ЗАПОМНИТЬ N» – запомнить количество обрабатываемых чисел N, вводимых вручную с помощью переключателей (счетчик циклов N);

- «ЗАПОМНИТЬ Пр/Обр» – запомнить требуемый вид выводимой информации (в прямом или обратном кодах);

- «УСТАНОВКА В 0» – обнуление «Модуля хранения результата»: задание заведомо минимального числа (число Аmaх = 0 до начала обработки первого числа);

Для работы с шиной ввода определим следующие управляющие сигналы:

- «СНЯТЬ 3С ШВв» – подключиться к шине ввода;

- «ВВОД i» – ввод i-го разряда числа (i – разряд последовательно вводимого числа). Необходимо подать 16 таких сигналов для ввода 16-ти разрядного числа;

- «ВВОД П» – ввод паритета;

- «УСТАНОВИТЬ 3С ШВв» – отключиться от шины ввода после ввода всего числа и паритета;

Для работы с шиной вывода определим следующие управляющие сигналы:

- «СНЯТЬ 3С ШВыв» – подключиться к шине вывода;

- «ВЫВОД» – вывод результата;

- «УСТАНОВИТЬ 3С Швыв» – отключиться от шины вывода после вывода числа.

Для обработки ошибки ввода определим следующие сигналы:

- «ОПРЕДЕЛИТЬ П_расч» – расчет паритета принятого числа;

- «СРАВНИТЬ ПАРИТЕТЫ» – сравнение паритета введенного (П_вв) с расчетным паритетом (П_расч);

- «ИНДИКАЦИЯ ОШИБКИ ВВОДА» – включение индикации «ОШИБКА ВВОДА».

Для выполнения процесса определения наибольшего числа из двух чисел (введенного, обозначенного А, и сохраненного промежуточного А_maх) и сохранения наибольшего числа в «Блоке хранения результата» введем следующие сигналы:

- «СРАВНИТЬ А и А_maх» – сравнение чисел А и А_maх;

- «ЗАПОМНИТЬ А_maх» – сохранить наибольшее число.

Для организации циклической работы определим сигнал:

- «N-1» – уменьшить на 1 счетчик циклов N.

Для формирования обратного кода числа определим сигнал «ФОРМИРОВАТЬ ОК».

Наименования управляющих сигналов студент определяет по своему усмотрению.

Алгоритм последовательности работы устройства разрабатываем с учетом основных элементов блок-схемы, приведенных в таблице 1.3.

Алгоритм работы устройства приведен на рисунке 2.2.