Entwerfen Sie einen Sequenzdetektor als Mealy-Automat für eine Sequenz, bei der drei aufeinanderfolgende "1"-Werte erkannt werden sollen.

Transkript

1 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 6.: ntwerfen Sie einen Sequenzdetektor als Mealy-utomat für eine Sequenz, bei der drei aufeinanderfolgende ""-Werte erkannt werden sollen. X SQ Y a) Zeichnen Sie das Zustandsdiagramm. b) eben Sie die Zustandsfolgetabelle an. c) ühren Sie die Synthese mit Hilfe von KV-Tafeln durch. ufgabe 6.2: er Sequenzdetektor für drei aufeinanderfolgende ""-Werte soll als verhaltensgleicher Moore-utomat realisiert werden. a) ntwickeln Sie das Zustandsdiagramm des Moore-utomaten aus dem des Mealy-utomaten aus ufgabe 6.. b) eben Sie die Schaltwerktabelle an. c) ühren Sie die Synthese mit Hilfe der KV-Tafeln durch. Ü - 9

2 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.: Welche ingaben führen bei dem dargestellten Zustandsdiagramm in den ndzustand? pon * ufgabe 7.2: egeben sind Übergangs- und usgangstabelle eines synchronen Schaltwerks. ntwickeln Sie daraus das Zustandsdiagramm. Z + Y Z x Z x ufgabe 7.3: s ist ein Schaltwerk zu entwerfen, das in einer Impulsfolge die ufeinanderfolge e=(,,) durch ein Signal = meldet, das für die auer der abschließenden in e ausgegeben wird. LK e a) ntwickeln Sie das Zustandsdiagramm. b) eben Sie die Übergangs-, usgangs- und Schaltwerktabelle an. Ü - 2

3 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.4: s ist ein Schaltwerk zu entwerfen, das in einer Impulsfolge die ufeinanderfolge (e 2 e )=(,,) durch ein Signal = meldet, das für die auer des ingangszustands (e 2 e )=() ausgegeben wird. LK e 2 e a) ntwickeln Sie das Zustandsdiagramm. b) eben Sie die Übergangs-, usgangs- und Schaltwerktabelle an. ufgabe 7.5: Minimieren Sie folgende Schaltwerktabelle und zeichnen Sie die Zustandsdiagramme des ursprünglichen und des minimierten Schaltwerks. Z x Z + /Y / / / / / / / / ufgabe 7.6: Minimieren Sie folgende Schaltwerktabelle und zeichnen Sie die Zustandsdiagramme des ursprünglichen und des minimierten Schaltwerks. Z x Z + /Y H / / / H/ / / / / / / / / / / / / Ü - 2

4 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.7: as Zustandsdiagramm eines Schaltwerks hat die folgende orm: pon / / / Z X/Y / / / / / a) Stellen Sie die Schaltwerktabelle auf. b) Minimieren Sie die Schaltwerktabelle. c) Zeichnen Sie das Zustandsdiagramm des minimierten Schaltwerks. ufgabe 7.8: ntwerfen Sie ein Schaltwerk zur rehrichtungserkennung einer chse. ie chse ist mit einer Langlochscheibe ausgerüstet. ie Scheibe wird optoelektronisch abgetastet und die lektronik liefert die Signale S und S 2. iese werden mit dem Taktsignal synchronisiert und danach als e und e 2 dem Schaltwerk zugeführt. as Schaltwerk erzeugt die usgangsvariablen U (rehung im Uhrzeigersinn) und R (egenrichtung). U und R sollen für jeweils eine Taktperiode den Zustand annehmen, wenn das Langloch die btaster einmal passiert. S S 2 ie Taktfrequenz ist so hoch, daß sich die Signale e und e 2 niemals in derselben Taktperiode ändern können. Im Ruhezustand sind beide btaster verdeckt (mechanische rretierung). a) Stellen Sie das Schaltwerk als "lack box" dar. b) ntwickeln Sie das Zustandsdiagramm. c) eben Sie die Übergangs-, usgangs- und Schaltwerktabelle an. d) ühren Sie eine Zustandsminimierung durch. e) Zeichnen Sie das minimierte Zustandsdiagramm. f) odieren Sie die Zustände und geben Sie die codierte Schaltwerktabelle an. g) Minimieren Sie olgezustands- und usgangsschaltnetz. h) Zeichnen Sie das Schaltwerk. Ü - 22

5 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.9: s ist ein Paritätsbit-enerator für den insatz im ereich der seriellen atenübertragung zu entwerfen. er enerator soll in odewörtern, die aus drei Zeichenbits (u =u(t ), u =u(t ), u 2 =u(t 2 )) und einem Trennungsbit (u 3 =u(t 3 )) bestehen, das Trennungsbit durch ein Paritätsbit für ungerade Parität (y=y 3 (t 3 )) ersetzen. ie Zeichenbits sollen unverändert zum usgang gegeben werden (y =y(t ), y =y(t ), y 2 =y(t 2 )). a) Stellen Sie das Schaltwerk als "lack box" dar. b) ntwickeln Sie das Zustandsdiagramm. c) eben Sie die Schaltwerktabelle an, führen Sie eine Zustandsminimierung durch und zeichnen Sie das minimierte Zustandsdiagramm. d) odieren Sie die Zustände dual ohne eachtung der odierungsregeln und geben Sie die codierte Schaltwerktabelle an. e) Minimieren Sie olgezustands- und usgangsschaltnetz. f) odieren Sie die Zustände unter eachtung der odierungsregeln und geben Sie die codierte Schaltwerktabelle an. g) Minimieren Sie olgezustands- und usgangsschaltnetz. h) Vergleichen Sie die Schaltwerke. i) Untersuchen Sie das Verhalten der Schaltwerke, wenn Pseudozustände auftreten. ufgabe 7.: as Zustandsdiagramm eines Schaltwerks hat die folgende orm: / Z X/Y pon / / / / / / / estimmen Sie bei dualer odierung der Zustände a) das usgangsschaltnetz, b) die Übergangsschaltnetze bei Verwendung von -lipflops, JK-lipflops und RS-lipflops und c) die Reaktion des Schaltwerks auf die ingabefolge, wenn sich das Schaltwerk beim ersten ingabezeichen im Zustand befindet. Ü - 23

6 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.: as Zustandsdiagramm eines Mealy-utomaten hat die folgende orm: / pon / / Z X X/Y / / / / x/ / / / / x/ / ntwickeln Sie daraus das Zustandsdiagramm eines Moore-utomaten. ufgabe 7.2: as Zustandsdiagramm eines Mealy-utomaten hat die folgende orm: pon / / / / / / / / / / / / / / Z X/Y a) Stellen Sie die Schaltwerktabelle auf. b) ühren Sie eine Zustandsminimierung durch. c) Zeichnen Sie das minimierte Zustandsdiagramm. d) odieren Sie die Zustände und geben Sie die codierte Schaltwerktabelle an. e) Minimieren Sie olgezustands- und usgangsschaltnetz. Ü - 24

7 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.3: in synchrones Schaltwerk zeigt folgendes Verhalten seiner ingangsvariablen X, seiner Zustände... und seiner usgangsvariablen Y: X Z Z + Y a) ntscheiden Sie, ob das Schaltwerk einen Moore- oder einen Mealy-utomaten realisiert. b) ntwerfen Sie Zustandsdiagramm und Schaltwerktabelle. c) Was geschieht beim intreffen eines Taktimpulses, wenn sich das Schaltwerk im Zustand befindet und die ingangsvariable X = anliegt? d) Wie verhält sich das Schaltwerk, wenn im Zustand X = ist und dieser Wert aufrechterhalten bleibt? rgibt sich ein ähnliches Verhalten auch bei anderen Zuständen? e) Welche Zustände zeigen das gleiche usgangsverhalten? f) Minimieren Sie die nzahl der Zustände. g) odieren Sie die Zustände im ualcode (Im Zustand sollen alle lipflops gelöscht sein) und geben Sie das reduzierte Zustandsdiagramm an. h) Realisieren Sie das Schaltwerk unter Verwendung von Invertern, NN's und einflankengesteuerten -lipflops (/-lanke). Ü - 25

8 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 7.4: in synchrones Schaltwerk soll seine Zustandsvariablen Q und Q in bhängigkeit von den ingangsvariablen X und X nach folgender Tabelle ändern: x x Q + Q + Q + Q + ndere Wertekombinationen der ingangs- und Zustandsvariablen treten nicht auf. a) eben Sie die Übergangstabelle an. d) rmitteln Sie die rregungsfunktionen für JK-lipflops mit je drei konjunktiv verknüpften J- bzw. K- ingängen. c) nalysieren Sie das olgeverhalten bei den redundanten Wertekombinationen unter Verwendung der unter b) gefundenen Lösung. ufgabe 7.5: Minimieren Sie die folgende Schaltwerktabelle und zeichnen Sie das minimierte Zustandsdiagramm. Z + /y Z x x / / / / / H/ / / / / / / I/ / / / / / / / H/ H / / / I / I/ / Ü - 26

9 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe 9.: egeben ist folgendes Zustandsdiagramm eines synchronen Schaltwerks: pon / / Z Z a / Y / / / x/ / eben Sie eine Zustandscodierung an, wenn die ingangsvariable a sich asynchron ändern kann. er Zustand soll mit (Z Z) = ( ) codiert werden. ufgabe 9.4: s ist eine Schaltung zu entwerfen, die aus einem asynchronen ingangssignal a ein synchrones usgangssignal erzeugt, dessen ansteigende lanke synchronisiert ist. ie abfallende lanke soll mit der des asynchronen ingangssignals übereinstimmen. Zur Schaltungsrealisierung steht ein flankengesteuertes -lipflop mit irekteingängen zur Verfügung. LK a ufgabe.: in 256*8 RM-austein soll an einen 6 it breiten dreßbus (5,...,) angeschlossen werden. er austein besitzt vier S-ingänge (S, S, S2, S3), die intern mit UN verknüpft sind. ie uswahl des austeins erfolgt mit den dreßleitungen 5 und 4. Nicht angeschlossenen dreßleitungen soll die binäre "" zugeordnet werden. a) Wo liegt der dreßbereich, wenn 5 und S3 sowie 4 und S2 verbunden werden? Wie müssen S und S beschaltet sein? b) Wieviele solcher austeine lassen sich mit den Leitungen 5 und 4 maximal auswählen? Welche dreßbereiche ergeben sich für diese älle? Ü - 27

10 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe.2: egeben ist die folgende nschlußbelegung für die austeine eines Mikrocomputers: 5 4 dreßvariablen austein x x x x x x x x RM x x x x x x x x x x ROM x x I/O x = angeschlossen Nicht angeschlossenen Leitungen soll die binäre "" zugeordnet werden. Welche dreßbereiche ergeben sich für die einzelnen austeine? ufgabe.3: RM, ROM und I/O-austein eines Mikrocomputers sollen an einen 6 it breiten dreßbus so angeschlossen werden, daß sich folgende dreßbereiche ergeben: RM ROM I/O bis 7 bis bis a) Wie groß ist der gesamte dreßraum? b) Wie groß sind die dreßräume der einzelnen austeine und der nicht belegte dreßraum? c) eben Sie in einer Tabelle nach ufgabe.2 die nschlußbelegung der austeine an. d) eben Sie die leichungen für die einzelnen S-nschlüsse der austeine als unktion der relevanten dreßleitungen an. e) er ROM-ereich soll vervierfacht werden. Wie lautet bei gleicher nfangsadresse die neue ndadresse? ufgabe.4: ls efehle für einen Mikroprozessor stehen folgende zur Verfügung: load adr kku M store adr M kku add adr kku kku + M sub adr kku kku - M ldh data kku Hex-Zahl er dreßteil und die Hex-Zahl können 5 bit lang sein. a) Schreiben Sie ein Programm, das folgende Operation ausführt: = +. ie dressen der Zahlen lauten: = (), = (), = (). b) soll gleich 5 6 und gleich 6 sein. Wie sieht das Programm zur elegung der Konstanten und aus? c) eben sie den inärcode und den Hex-ode für das Programm nach a) und b) an. d) nalysieren Sie folgendes Programm (Hex-ode, mnemonischer ode und rläuterung): e) Wie sieht in zeitlicher Reihenfolge die elegung von kku und relevanten dressen aus? ufgabe.5: Ü - 28

11 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II Im Mikroprozessor nach ufgabe.4 werden negative Zahlen im Zweierkomplement dargestellt. er efehlssatz wird durch folgende Sprungbefehle erweitert: jmp adr unbedingter Sprung nach adr jpl adr Sprung nach adr, wenn kkuinhalt > Schreiben Sie ein Programm, das bei zwei Zahlen und, die bei den dressen und stehen, die etragsbildung vornimmt und die Summe der eträge bei dresse ablegt. as Programm soll bei dresse beginnen. dresse Programm und aten xxxx xxxx Zahl Zahl Zahl xxxx xxxx ufgabe.6: ür einen Mikroprozessor steht der efehlssatz aus den ufgaben.4 und.5 zur Verfügung. Im RM sind zwei (drei) Zahlen und (und ) unter den dressen von ufgabe.5 gespeichert. a) Schreiben Sie ein Programm, das die zwei (drei) Zahlen nach ihrer röße sortiert. (n der dresse von () soll nach dem Sortiervorgang die größte Zahl stehen) b) eben Sie für folgende Zahlenwerte die zeitliche elegung der relevanten dressen an: =, = 3, ( = -); = 3, = -, ( = 6); = 3, = 3, ( = 3) ufgabe.7: RM, PROM und I/O-austein des Mikrocomputers aus der Vorlesung sollen an den 2 it breiten dreßbus so angeschlossen werden, daß sich folgende dreßbereiche ergeben: PROM RM I/O bis 7 8 bis bis a) Wie groß ist der gesamte dreßraum? b) Wie groß sind die dreßräume der einzelnen austeine? c) eben Sie in einer Tabelle nach ufgabe.2 die nschlußbelegung der austeine an. d) eben Sie die leichungen für die einzelnen S-nschlüsse der austeine als unktion der relevanten dreßleitungen an. Ü - 29

12 Prof. r.-ing.. Schubert igitaltechnik II ufgabe.8: Zeichnen Sie ein Timing-iagramm für den Rechner aus der Vorlesung, das die Signalabläufe des efehls L #aten (nur execute-phase) zeigt. ufgabe.9: nalysieren Sie folgendes Programm (Mnemonischer ode und rläuterung, zeitliche elegung relvanter dressen und kkuinhalt) für den Rechner aus der Vorlesung (Opode 4 it, odierung ild T-322; dreßteil 2 it): dresse Programm und aten Ü - 3