Vývoj a základy Automatizace

2. Vývoj a základy Automatizace 19. Sekvenční logické obvody

3. Sekvenční logické obvody • Sekvenční logické obvody, jejich rozdělení, vlastnosti a odlišnosti oproti logickým obvodům kombinačním. • Synchronní sekvenční obvody. • Asynchronní sekvenční obvody. • Sekvenční obvody řízené úrovní. • Sekvenční obvody řízené hranou.

4. V řadě aplikací v běžném životě se však potřebujeme rozhodovat v závislosti na výsledku předchozích událostí. • Potřebujeme tedy jistý paměťový prvek, ve kterém bude potřebná informace uchována pro pozdější použití. • Logické obvody, které obsahují paměťové prvky, jsou sekvenční logické obvody, pro jednoznačné určení výstupních signálů je totiž potřeba kromě okamžitých vstupních stavů znát též postup jejich předchozích změn.

5. Hodnoty výstupních proměnných tedy u sekvenčních logických obvodů nezávisí pouze na hodnotách vstupních proměnných, ale i na vnitřním stavu sekvenčního obvodu. • Aktuální vnitřní stav je dán hodnotami vnitřních proměnných, které jsou uloženy v paměťových členech. Tyto paměťové prvky jsou obvykle realizovány klopnými obvody.

6. Sekvenční logický obvod se proto na rozdíl od kombinačního logického obvodu skládá ze dvou částí – kombinační a paměťové. • Obě tyto části je možné realizovat logickými členy (hradly). Zatímco kombinační část sekvenčního obvodu je možné si představit jako standardní kombinační logický obvod, který lze reprezentovat logickou funkcí, paměťová část je tvořena kombinačním obvodem, ve kterém je zavedena zpětná vazba.

7. Kombinační obvody se zpětnou vazbou nazýváme (bistabilní) klopné obvody. • Díky zpětné vazbě, která přivádí signál z výstupu obvodu zpět na jeho vstup, jsou schopny si klopné obvody uchovat (zapamatovat) předchozí stav i ve chvíli, kdy již vstupní informace není k dispozici.

8. Sekvenční logické obvody dělíme na asynchronní a synchronní. • U asynchronních sekvenčních obvodů má změna vstupní proměnné za následek okamžitou změnu stavu sekvenčního obvodu (samozřejmě opět v rámci možností elektronických součástek). • Asynchronní sekvenční obvod tedy reaguje ihned na změnu vstupních signálů.

9. Synchronní sekvenční obvody naproti tomu obsahují navíc řídící synchronizační signál (tzv. hodinový signál, angl. clock). • Stav synchronního sekvenčního obvodu se nemění okamžitě se změnou vstupní proměnné, ale až při definované změně hodinového signálu. • Synchronní sekvenční obvody lze dále rozdělit na obvody řízené úrovní (úrovňové) a obvody řízené hranou (hranové).

10. V prvním případě může synchronní sekvenční obvod měnit svůj stav po celou dobu, kdy je hodinový signál v definované úrovni. V druhém případě se může stav synchronního sekvenčního obvodu měnit pouze s náběžnou nebo spádovou hranou hodinového signálu (tj. v okamžiku, kdy se mění úroveň hodinového signálu z L do H nebo z H do L).

11. Návrh sekvenčního obvodu • Strukturou sekvenčního logického systému je složena z kombinační logické sítě a paměťových členů. • Klopný obvod R-S Klopný obvod R-S je nejjednodušším sekvenčním obvodem a představuje nejjednodušší zapojení z logických hradel, které vykazuje paměťový efekt.

12. Klopný obvod D řízený úrovní • Klopný obvod D řízený úrovní je jednoduchý synchronní sekvenční obvod, který odstraňuje problém se zakázaným stavem, který nastává u klopných obvodů typu R-S. • Střadač D je synchronní sekvenční logický obvod, který se skládá z klopných obvodů D řízených úrovní. • Klopný obvod D řízený hranou je synchronní sekvenční logický obvod, který přenáší data pouze v okamžiku náběžné nebo spádové hrany hodinového signálu.

13. Klopný obvod J-K • Klopný obvod J-K je po klopném obvodu typu D druhým nejpoužívanějším bistabilním klopným obvodem. Klopný obvod J-K opět představuje určité vylepšení klopného obvodu R-S a odstraňuje problém se zakázaným stavem, který u klopného obvodu R-S nastává, jsou-li oba jeho vstupy v aktivní úrovni. • Integrované klopné obvody.

14. Použitá literatura: • http://mikrokontrolery-pic.cz/zaciname/cislicova-technika/sekvencni-logicke-obvody/