Eine wichtige Teilgruppe der synchronen Schaltwerke stellen die sogenannten Steuerwerke dar. Ihre Behandlung basiert auf der Theorie der endlichen Automaten ( Zustandsmaschine, engl. finite state machine, FSM). Der Zähler soll derart realisiert werden, daß folgende Zustandskodierung erfüllt wird: 00 01 11 10 00... Bei dieser als "einschrittig" bezeichneten Kodierung ändert sich mit jedem Übergang nur ein einziges Bit. Eine derartige Kodierung hat den Vorteil, daß Funktions-Hazards nicht auftreten können. Unter Annahme dieser Kodierung ergibt sich für das Zustandsdiagramm dieses Zählers: Abb. 6. 5: Zustandsdiagramm des Modulo-4-Zählers. Netzwerktechnik Info-, Arbeits- Übungsblätter – Informationstechnisches Gymnasium Offenburg. Für den hier gezeigten Automaten sind jetzt in geeigneter Form die Begriffe " aktueller Zustand " und " Ausgabe " zu definieren. Definition des aktuellen Zustandes: Nur bei den synchronen Steuerwerken existieren zwei Alternativen für die Beschreibung des aktuellen Zustandes: es können sowohl die Rückkopplungsausgänge als auch die Rückkopplungseingänge zu diesem Zweck herangezogen werden.
Die Abgabe der Übungsblätter erfolgt durch Einwurf der Ausarbeitung in den Briefkasten im Untergeschoß im Informatikgebäude am Fasanengarten (Geb. 50. 34). Vergessen Sie bitte dabei nicht, Ihre Ausarbeitung mit Ihrer Gruppennummer und Ihrem Namen zu beschriften. Merkblatt zu den Übungen Aufgaben Lösungen Ausgabetermin Abgabetermin Bemerkungen
Übungsaufgaben Digitaltechnik Dr. Thomas Wolff Konvertieren Sie: B52 16 ins Dezimalsystem, 376 10 ins Hexadezimalsystem, 376 8 ins Hexadezimalsystem. Lösungshinweis Berechnen Sie im jeweils benutzten Stellenwertsystem (oder im Binärsystem): ABC 16 + 4711 16 B52 16 + BAC 16 376 8 + 413 8 Berechnen Sie in Zweierkomplementdarstellung: 376 - 314 376 - 413 Vereinfachen Sie die Schaltung Lösung 2 D-Flipflops (mit Ausgängen Q 1 und Q 0) sollen bei aufeinanderfolgenden Takten zyklisch die Zustände 00 -> 11 -> 01 -> 10 -> 00 ->... annehmen. Digitale Schaltungstechnik/ Schaltalgebra/ Einleitung/ Lösungen – Wikibooks, Sammlung freier Lehr-, Sach- und Fachbücher. Wie sind die D-Eingänge zu beschalten, damit dieses so abläuft? Zur Steuerung einer Maschine mit 3 Motoren soll ein Schaltwerk mit 3 D-Flipflops eingesetzt werden, die gemeinsam mit einem Taktsignal versorgt werden. Beschalten Sie die Eingänge der Flipflops mit Schaltfunktionen, die von den jeweils aktuellen Zuständen der Flipflops abhängen, und zwar so, dass die gewünschte Zustandsfolge durchlaufen wird: 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 Welche natürlichen Zahlen lassen sich mit 4 Hexadezimalziffern darstellen?
Übernommen wird der neue Zustand aber erst mit der nächsten aktiven Taktflanke. Der Unterschied zwischen den eingeführten Automaten kann also zusammenfassend beschrieben werden: Moore-Notation: Bei einem Schaltwerk vom Moore-Typ wird die Ausgabe nur direkt vom aktuellen Zustand bestimmt. Eine Änderung der externen Eingabe hat erst über die Zustandsänderung einen Einfluß auf die Ausgabe. Die Ausgabe erfolgt synchron. Technische Informatik I+II. Mealy-Notation: Bei einem Schaltwerk vom Mealy-Typ hängt die Ausgabe sowohl vom aktuellen Zustand als auch direkt von der externen Eingabe ab. Die Ausgabe erfolgt asynchron. Vergleicht man die entsprechenden Zustandsdiagramme, so kann außerdem der Unterschied der Automaten dadurch charakterisiert werden, daß bei einem Mealy-Automaten die Ausgabe gegenüber dem Zustandswechsel und damit gegenüber einem Moore-Automaten vorauseilt. Hinweis: Da trotz der einschrittigen Zustandsänderung sowohl im Moore- als auch im Mealy-Betrieb der Zählerstand als Binärwert ausgegeben werden soll, müssen die für die Ausgabe verantwortlichen Verknüpfungsnetze VN1 bzw. VN2 die erforderliche Ausgabefunktion erfüllen: z 1 z 2 y 1 y 2 0 1 Tab.
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Offensichtlich ist es sinnvoller, dafür die stabilen Ausgangswerte des Registers zu nutzen, in diesem Fall also z 1 und z 2. Da nur in diesem stabilen Zustand eine Änderung der externen Eingabe x zulässig ist, ändern sich auch direkt die Ausgänge v 1 und v 2. Der neue Zählzustand wird mit der Vorderflanke des Taktimpulses übernommen. Definition der Ausgabe: Für die Wahl der Ausgabe bieten sich zwei Möglichkeiten an: Es können entweder die Ausgänge y i des Verknüpfungsnetzes VN 1 oder die entsprechenden Ausgänge von VN 2 genutzt werden. Sicherlich zweckmäßiger ist eine Ausgabe über VN 2, da in diesem Fall die Ausgabewerte nicht direkt von einem Wechsel am Eingang x beeinflußt werden. Die Ausgangswerte hängen lediglich von dem augenblicklichen Zustand ab, der durch z 1 und z 2 bestimmt wird. Das in dieser Form betriebene Steuerwerk wird als Moore-Automat bezeichnet. Da in diesem Fall die Ausgabe vollständig durch den aktuellen Zustand beschrieben wird, ergibt sich für diesen Automaten das folgende Zustandsdiagramm: Abb.
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