Последовательностные узлы

Обучающее приложение для изучения последовательностных цифровых устройств

Приложение представляет собой компьютерное средство обучения, разработанное как дополнительное учебное пособие, используемое при изучении раздела «Последовательностные логические устройства» курса «Основы цифровой техники».

Приложение предназначено для изучения назначения и классификации цифровых устройств последовательностного типа, принципов их функционирования, условных графических обозначений, таблиц истинности, входных и выходных сигналов, а так же исследования работы последовательностных устройств в статическом режиме. Может оказаться полезным для преподавателей технических ВУЗов, студентов, изучающих цифровую схемотехнику, а так же для тех, кто хочет самостоятельно освоить основы цифровой электроники.

Приложение охватывает основные разновидности последовательностных устройств. К их числу относятся разнообразные триггерные элементы, регистры и счетчики различных модификаций. Отличительной особенностью всех этих устройств является наличие памяти, что делает возможным запоминание ими текущего состояния. Это позволяет использовать такие устройства для кратковременного хранения отдельных битов информации, небольших объемов кодовых слов, выполнения над ними простейших преобразований, таких как сдвиг вправо или влево, инкремент или декремент. В общей сложности рассматриваются 42 устройства, большую часть из которых (30) составляют триггеры. Среди них синхронные, асинхронные, одноступенчатые и двухступенчатые RS, D, T и JK триггеры с прямыми и инверсными входами, со статическим и динамическим управлением. Кроме того, рассматриваются параллельные и сдвигающие регистры, суммирующие, вычитающие и реверсивные счетчики и делители частоты.

Основу приложения составляет программная модель – эмулятор. Эмуляция позволяет наглядно продемонстрировать алгоритм функционирования выбранного устройства с помощью интерактивных элементов интерфейса, к которым относятся индикаторы входных и выходных сигналов.

Выходные сигналы последовательностного устройства зависят не только от состояния, в котором устройство находится, но и от совокупности сигналов на его входах. В свою очередь, для изменения любого входного сигнала достаточно прикоснуться к экрану.

Прикосновение к любому из входов устройства влечет за собой смену значения входного сигнала на противоположный: логический ноль сменяется единицей и наоборот. Отображение значений логических переменных на входе и выходе устройства осуществляется цветовыми индикаторами: синий цвет индикатора соответствует логическому 0, красный – логической 1, а серый - высокоимпедансному состоянию выхода.

Помимо эмуляции работы, в приложении для каждого из рассматриваемых устройств имеются краткие теоретические сведения, включающие основные определения, назначение выводов и описание алгоритма функционирования, а так же таблицы истинности, описывающие работу устройства в формализованном виде.

Приложение является логическим продолжением моих предыдущих разработок: «Комбинационные устройства» и «Конструктор схем СДНФ».