Buderus-trade.ru

Теплотехника Будерус
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронные двоичные счётчики

Асинхронные двоичные счётчики

По способу организации внутренних связей между разрядами (цепи переноса или займа) асинхронные счётчики относят к счётчикам с последовательным переносом. На рис. 10.13 (а) показан трёхразрядный асинхронный двоичный суммирующий счётчик числа импульсов, поступающих на его вход (Вх.Т). Счётчик построен на асинхронных Т — триггерах T 1 , T 2 и Т3 с прямым динамическим входом Т.

Счётные импульсы поступают на Т — вход первого триггера Т1, который переключается положительным фронтом каждого вход­ного импульса. Переключение второго триггера Т2 осуществляется положительным фронтом сигнала />, формируемого на инверсном выходе триггера T 1 во время формирования отрицательного фронта (среза) сигнала Q на его прямом выходе. Соответственно третий триггер Т3 переключается по положительному фронту сигнала />1 триггера Т2.

Временные диаграммы рис. 10.13 (б) иллюстрируют изменение состояний на выходах Q , Q 1 , Q 2 триггеров счётчика Т123 во вре­мя поступления счётных импульсов. Указанная смена состояний триг­геров счётчика рис. 10.13 отображает последовательно возрастающие двоичные числа. В таблице 10.9 переведена последовательность со­стояний выходов триггеров данного счётчика.

QQ1Q2

40

Анализ таблицы 10.9 показыает, что последовательность состояний счётчика представляет собой возрастающую в пределах данного цикла по­следовательность двоичных чисел от <000>до <111>. В общем случае число N, записанное в счётчике, определяется соотношением

N = NBX — mK

где N вх — число импульсов, поступивших на вход счётчику m =(0,1,2,3. ); m— целое число счетных циклов; К-модуль счёта.

Асинхронные счётчики легко наращиваются до любой разрядности подключением к выходу последнего (старшего) разряда нужного числа триггеров. Вместе с тем, с ростам числа разрядов уменьшается быстродействие счётчиков данного типа,так как в них триггеры переключаются последовательно друг за другом. Кроме того, из-за неодновременного так­тирования триггеров счётчика на его выходах формируются кратковре­менно неалгоритмические кодовое комбинации особенно заметшее пра работе на высоких частотах.

Временные диаграммы рис.10.14, построенные с учётом задержек в переключении триггеров счётчика, иллюстрируют процесс формирования алгоритмических и неалгоритмических состояний асинхронного сумми­рующего счётчика. В частности, из рис. 10.14 видно, что при поступлении второго счётного импульса вместо кода кратковременно формирует­ся неалгоритмический код <000>, после чего счётчик переключается в ал­горитмическое состояние <010>. Четвёртый счётный импульс переводит счетчик в реализуемые одно за другим неалгоритмические состояния и с последующим переходом в алгоритмическое состояние .

42
Описанное выше явление формирования неалгоритмических кодо­вых комбинаций на выходе счётчика представляет собой явление генера­ции сбоев в его работе, которое может быть устранено только переходом от асинхронной к синхронной организации работы счётчика. Последнее приобретает наиболее важное значение для счётчиков с большим числом разрядов, в которых задержка в формировании алгоритмических кодов асинхронного счётчика может быть сопоставимой с периодом поступле­ния импульсов на его счётный вход (Вх.Т).

Из временных диаграмм рис.10.13 (б) и рис.10.14 видна еще одна особенность динамики работы счётчика: его триггеры работают с разной частотой. Наиболее высокую частоту имеет первый триггер, а частота пе­реключения каждого последующего триггера вдвое меньше. Поэтому бы­стродействие первого триггера в известной мере определяет быстродейст­вие счётчика в целом.

Для приведения счётчика рис. 10.13(a) в начальное состояние исполь­зуется сигнал сброса R (Уст"0"), поступающий одновременно на все R-входы триггеров.

Как видно из рис.10.13(a) суммирующий асинхронный счётчик со­стоит из однотипных асинхронных двоичных суммирующих ячеек Т — ти­па, построенных, к примеру, на D— триггерах (см. рис.10.13.в). При этом работа суммирующей ячейки, запускаемой положительным фронтом, опи­сывается уравнениями:

Q ( t +1)= Q ( t ) ·dT (10.31)

PcdPc = Q ( t )· · dT (10.32)

где Рс— сигнал переноса суммирования; Т— сигнал на счётном входе ячейки.

В дифференциальной форме данное уравнение имеет вид:

dQ ( t )= ( t )· dT (10.33)

Тогда с учётом (10.31) и (10.32) для функции переноса суммирования Рсимеем:

Pc — dPc = Q ( t )· dQ ( t ) = />( t )· d />( t ) (10.34)

43

Анализ соотношения (10.34) показывает, что в качестве сигнала переноса Рсможно использовать положительный фронт сигнала на инверсном выходе асинхронного Т— триггера. С учётом этого в схеме асинхронного двоичного суммирующего счётчика рис. 10.13(a) выполнено непосредственное соединение инверсного выхода каждого предыдущего триггера со счётным входом последующего триггера jв результате чего реализуется равенство

Для перехода от построения суммирующего счётчика к построении вычитающего счётчика достаточно в схеме переноса заменить инвертирующий выход прямым выходом Q, то есть реализовать соотношение

Читайте так же:
Lifesum счетчик калорий для windows

где Рв j -1 — сигнал переноса (займа) вычитания ( j -1) — го триггера вычитающего счётчика.

Из изложенного следует, что с помощью логических схем, управ­ляющих направлением передачи сигналов переноса, можно легко перехо­дить от схем суммирующих счётчиков к схемам вычитающих счётчиков или наоборот, заменяя в цепях переноса направление передачи сигналов с инверсного (прямого) выхода на их передачу с прямого (инверсного) вы­хода триггера соответственно. Указанные логические схемы включают между выходами Qи одной счётной ячейки и счётным входом Тдру­гой счётной ячейки, в результате чего счётчик приобретает возможность работать как в режиме прямого, так и в режиме обратного счёта, то есть становится реверсивным асинхронньм двоичным счётчиком. При этом как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания приёмником сиг­налов переноса являются прямые (инверсные) динамические Т входы триггеров реверсивного счётчика, и их источником (передатчиком) — ин­версные (прямые Q) выходы его триггеров в режиме прямого счёта и прямые Q(инверсные ) их выходы в режиме обратного счёта.

Асинхронные двоичные счетчики

Асинхронные двоичные счетчики представляют собой цепочку Т-триггеров, последовательно соединенных друг с другом. Импульсами счета для триггеров более старших разрядов являются сигналы с выходов Q или триггеров младших разрядов. Это представление справедливо как для суммирующих, так и для вычитающих счетчиков. Различия при этом состоят в направлении переключения предыдущего разряда, вызывающего переключение следующего. При суммировании следующий разряд переключается при переходе предыдущего от 1 к 0 под действием сигнала переноса, а при вычитании — при переходе предыдущего от 0 к 1 под действием сигнала заема. Следовательно, различие между вариантами заключается в разном подключении входов триггеров к выходам предыдущих.

УГО и логическая схема четырехразрядного асинхронного двоичного суммирующего счетчика с последовательным переносом на универсальных JK-триггерах представлены на рисунке 27. УГО счетчика представляет собой прямоугольник с аббревиатурой CTR (от англ. counter) во внутреннем поле.

Рисунок 27 — Четырехразрядный асинхронный двоичный суммирующий счетчик с последовательным переносом на JK-триггерах. Условное графическое обозначение (а) и логическая схема (б)

На рисунке 27 на объединенные входы J и K триггеров постоянно подаются единичные сигналы с целью организации асинхронных Т-триггеров на базе JK-триггеров. Входные импульсы подаются в одну точку схемы на счетный вход триггера младшего разряда T (рисунок 27, б). Состояние счетчика считывается с прямых выходов триггеров Q3…Q, причем с выхода Q считывается младший разряд (МР).

Работа счетчика поясняется временными диаграммами (рисунок 28).

Рисунок 28 — Временные диаграммы, поясняющие работу четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика

Для сброса счетчика в исходное нулевое состояние на вход сброса кратковременно подается нулевой сигнал. Из временных диаграмм следует:

– триггер младшего разряда T переключается в противоположное состояние каждым входным импульсом в момент его окончания, а триггер любого старшего разряда переключается в противоположное состояние при переключении триггера соседнего младшего разряда от 1 к 0 под действием сигнала переноса;

– частота импульсов на выходе каждого триггера в два раза меньше чем на входе, а на выходе счетчика (выход Q3) — в шестнадцать раз меньше чем на входе, так как коэффициент пересчета счетчика Кпер = 2 4 = 16;

– после поступления шестнадцатого входного импульса счетчик сбрасывается в исходное нулевое состояние, а семнадцатый импульс начинает новый цикл работы, повторяющий предыдущий.

Достоинством асинхронных счетчиков являются простота схемы, а недостатком — низкое быстродействие, так как триггеры переключаются поочередно. В худшем случае перенос распространяется по всей схеме от младшего разряда к старшему, т.е. для установления нового состояния должны переключится последовательно все триггеры. Из этого следует, что время установления кода в асинхронном счетчике с последовательным переносом составит величину tуст = ntзд. тт, где tзд. тт — средняя задержка триггера, а максимальная частота входных импульсов fмакс ≤ 1/ ntзд. тт.

Максимальная частота входных импульсов в режиме деления частоты ограничивается быстродействием триггера младшего разряда, так как все последующие триггеры переключаются с более низкими частотами.

Особенностью асинхронных двоичных счетчиков с последовательным переносом является возникновение промежуточных (ложных) состояний при переходных процессах из-за задержек переключения триггеров [4].

Для построения вычитающего счетчика счетный вход триггеров старших разрядов следует соединить с инверсными выходами соседних младших разрядов (рисунок 27).

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий)

При выполнении различных логических и арифметических операций возникает необходимость хранения кода числа в течение некоторого времени. Иногда надо сдвинуть код вправо или влево, подсчитать кол-во импульсов и т.д. – эти операции выполняют специальные устройства: регистры, счетчики и дешифраторы.

Читайте так же:
Счетчик вызовов для iphone

Регистры – это узлы ЭВМ, предназначенные для хранения и преобразования чисел. Он представляет собой совокупность триггеров со схемой управления входными и выходными сигналами. Разрядность регистра соответствует количеству используемых в нем триггеров, т.е. число триггеров определяет разрядность слова. Каждый триггер регистра имеет прямой и инверсный выходы, используемые соответственно для получения прямого и интенсивного кодов.

Занесение информации в регистры называется операцией ввода или записи. Выдачу информации внешним устройством называют операцией вывода или считывания.

Классификация регистров:

1. По виду выполняемых операций:

1.1. Регистры для приема.

1.2. Для передачи.

1.3. Для сдвига информации.

2. По способу приема и передачи информации:

3. По количеству каналов, по которым информация поступает на входы:

3.1. Однофазные – информация поступает на каждый разряд, только по одному каналу.

3.2. Парафазные – по обоим каналам.

4. По количеству тактов управления необходимых для записи кода слова:

Запоминающий регистр

Запоминающие регистры — простейший вид регистров. Их назначение — хранить кодовую информацию небольшого объема в течение относительно непродолжительного времени. Эти регистры представляют собой набор синхронных триггеров, каждый из которых хранит один разряд двоичного числа — бит информации. Запись и считывание информации производится одновременно во всех разрядах параллельным кодом. Структура запоминающего регистра иллюстрируется рис.1.

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис.1. Запоминающий регистр; а) структурная схема, б) условное обозначение

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №2 - открытая онлайн библиотека

Триггеры в схеме включены параллельно. На входах и выходах триггеров поставлены схемы «И», для управления моментов записи и считывания Уст «О» обнуляет регистр. Для записи числа на схемы «И» 1-3 подается число, по сигналу «разрешения записи» информация поступает к регистру, а по сигналу «С.И.» записывается в регистр и будет храниться там, пока не подадут сигнал Уст «О» или не выключат питание. При подаче сигнала разрешения считывания информация поступает на выход. На выходе информация получается в прямом коде. Для того, чтобы преобразовать число, записанное в регистре из прямого кода в обратный, его надо считывать с выходов Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №3 - открытая онлайн библиотека.

Сдвигающий регистр

Регистры сдвига или сдвиговые регистры (англ. shift register) представляют собой, последовательно соединенную цепочку триггеров. Т.е. в сдвиговых регистрах все триггеры соединены в последовательную цепочку (выход каждого предыдущего триггера соединен со входом D следующего триггера). Тактовые входы всех триггеров (С) объединены между собой. В результате такой триггер может рассматриваться как линия задержки, входной сигнал которой последовательно перезаписывается из триггера в триггер по фронту тактового сигнала С. Информационные входы и выходы триггеров могут быть выведены наружу, а могут и не выводиться — в зависимости от функции, выполняемой регистром.

Основной режим их работы — это сдвиг разрядов кода, записанного в эти триггеры. То есть по тактовому сигналу содержимое каждого предыдущего триггера переписывается в следующий по порядку в цепочке триггер. Код, хранящийся в регистре, с каждым тактом сдвигается на один разряд в сторону старших разрядов или в сторону младших разрядов, что и дало название регистрам данного типа.

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №4 - открытая онлайн библиотека

Рис.2. Сдвигающий регистр

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №5 - открытая онлайн библиотека

Рис.3 Временная диаграмма сдвигающего регистра и условное обозначение

Сдвигающий регистр применяется для выполнения операций сдвигов кода в последовательный и обратно. Сдвиг кода влево на один разряд соответствует умножению кода числа на основании системы счисления. Сдвиг вправо – делению. Для уменьшения кол-ва связей и оборудования сдвигающий регистр удобно строить на «D» триггерах. Установка этого регистра в 0 выполняется отрицательным импульсом на вход в Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №6 - открытая онлайн библиотека. Параллельный код поступает на входы x1-x4. Запись параллельного кода осуществляется положительным импульсом на вход C2, чтобы преобразовать параллельный код в последовательный надо подать информацию на входы x1-x4 при импульсе C2 (C2 = 1), затем считывать информацию в последовательном коде с выходом Q4 при подаче синхроимпульса C1 на каждый вид числа. Это называется выдвижением числа из регистра.

Для преобразования из последовательного кода в параллельный, информация подается на D1 и по каждому синхроимпульсу С1 информация задвигается в регистр. Информация считывается в параллельном коде с Q1-Q4. Если логически распределить так, что на х1 (Q1) находятся младший разряд числа, а на х4 (Q4) старшие, то такой регистр будет осуществлять сдвиг числа влево (*)[1]. Если наоборот х1 старший, х4 младший – сдвиг вправо (÷)[2].

Читайте так же:
Соединительные гайки для счетчиков

Счетчиком называют устройство, осуществляющее счет числа поданных на его вход импульсов и фиксирующее это число в двоичном коде.

Счетчик представляет собой устройство, предназначенное для подсчета числа сигналов поступающих на его вход и запись этого числа в виде кода хранящегося в триггерах. Количество разрядов счетчика определяется наибольшим числом, которое должно быть получено в каждом конкретном случае.

По направлению счета все счетчики делятся на:

В суммирующих счетчиках с приходом каждого импульса результат счета увеличивается на единицу. У вычитающих счетчиков каждый последующий импульс уменьшает число счета на единицу. Реверсивные счетчики могут производить подсчет импульсов, как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

Обычно счетчики строятся на Т-триггерах. С приходом каждого импульса происходит изменение состояния триггеров. По состоянию триггеров можно определить число поступивших на вход импульсов. Число триггеров в счетчике берется таким, чтобы множество их состояний превышало число импульсов, которое должно быть зафиксировано. Такое использование счетчика называют режимом счета. Если число импульсов не ограничено, то счетчик будет работать в режиме деления их числа на коэффициент счета Ксч равный Ксч =2 n , где n — число триггеров. Через каждые 2 n импульсов он возвращается в начальное состояние и снова начинает счет.

1. По целевому назначению.

1.1. Простые (суммирующие, вычитающие).

1.2. Реверсивные – для работы в режиме сложения и вычитания.

2. По способу организации счета.

2.1. Асинхронные – сигнал от разряда к разряду, передается естественным путем в различные интервалы времени, в зависимости от сочетания входных сигналов.

2.2. Синхронные – сигналы от разряда к разряду, передаются принудительным путем с помощью тактовых сигналов.

3. По способу организации целей переноса между разрядами.

3.1. С последовательным переносом.

3.2. С параллельным.

3.3. С частично параллельным переносом.

4. По системе счисления (двоичные, десятичные, счетчики с основанием не≠ 2).

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий).

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №7 - открытая онлайн библиотека

Рис. 4. Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом (суммирующий)

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №8 - открытая онлайн библиотека

Триггеры в схеме соединены последовательно. Прямой выход одного соединен со счетным входом следующего триггера, схема обнуляется установкой 0. В исходном состоянии на счетчике 0 0 0 0. На вход J-K подаются единицы. Первый входной сигнал хсч установит триггер (1) в состояние 1, все остальные останутся в состоянии 0. Второй входной сигнал установит первый триггер в состоянии 1, третий – 0, четвертый – 0.

Вычитающий счетчик

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №9 - открытая онлайн библиотека

Рис. 5 Условное обозначение и таблица истинности вычитающего счетчика.

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №10 - открытая онлайн библиотека

Рис. 6 Временная диаграмма вычитающего счетчика

В вычитающем счетчике поступление на вход очередного уровня лог.1 (очередного импульса) вызывает уменьшение хранившегося в счетчике числа на единицу.

Реверсивный счетчик

В реверсивных счетчиках предусматривается специальный переключательная схема для переключения со счетчика либо в режим сложения, либо в режим вычитания. В работе предусмотрены две цепи передачи переносов, одна из которых соответствует схеме суммирующего счетчика, другая — схеме вычитающего счетчика. Таким образом, счетчики, которые в процессе работы могут менять направление счета называются, реверсивными.

Реверсирования достигается тем, что в цепях меж разрядных связей производятся передачи либо сигнала переноса с прямых выходов Q, либо сигнала заема с инверсных выходов Q. Выбор знака операции «счет» определяется значениями сигналов на управляющих пиках «вычитания» или «суммирования». На входы D1 – D4 подается число, которым задается исходное состояние счетчика. Входы «+1» «-1» — раздельные входы, по которым счетчик складывает или вычитает. Выходы «1 – 4» — выходы Q. РП – перенос. В случае, когда счетчик досчитает до 15, на 16 импульс через выход единица переноса поступит на следующий разряд. В – выход заем.

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №11 - открытая онлайн библиотека

Рис. 7 Реверсивный счетчик

Для счетных импульсов предусмотрены два входа: "+1" — на увеличение, "-1" — на уменьшение. Соответствующий вход (+1 или -1) подключается к входу С. Это можно сделать схемой ИЛИ, если вставить ее перед первым триггером (выход элемента к входу первого триггера, входы — к шинам +1 и -1). Непонятная картина между триггерами (DD2 и DD4) называется элементом И-ИЛИ. Этот элемент составлен из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, объединенных в одном корпусе. Сначала входные сигналы на этом элементе логически перемножаются, потом результат логически складывается.

Читайте так же:
Станок счетчик для отжимания от пола

Число входов элемента И-ИЛИ соответствует номеру разряда, т. е. если третий разряд, то три входа, четвертый — четыре и т. д. Логическая схема является двухпозиционным переключателем, управляемым прямым или инверсным выходом предыдущего триггера. При лог. 1 на прямом выходе счетчик отсчитывает импульсы с шины "+1" (если они, конечно, поступает), при лог. 1 на инверсном выходе — с шины "-1". Элементы И (DD6.1 и DD6.2) формируют сигналы переноса. На выходе >7 сигнал формируется при коде 111 (число 7) и наличии тактового импульса на шине +1, на выходе <0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Асинхронный двоичный счетчик с последовательным переносом(суммирующий) - №12 - открытая онлайн библиотека

Рис. 8 Четырехразрядный двоичный счетчик

Вот типичный счетчик с предустановкой. СТ2 означает, что счетчик двоичный, если он десятичный, то ставится СТ10, если двоично-десятичный — СТ2/10. Входы D0 — D3 называются информационными входами и служат для записи в счетчик какого-либо двоичного состояния. Это состояние отобразится на его выходах и от него будет производиться начало отсчета. Другими словами, это входы предварительной установки или просто предустановки. Вход V служит для разрешения записи кода по входам D0 — D3, или, как говорят, разрешения предустановки. Этот вход может обозначаться и другими буквами. Предварительная запись в счетчик производится при подаче сигнала разрешения записи в момент прихода импульса на вход С. Вход С тактовый. Сюда запихивают импульсы. Треугольник означает, что счетчик срабатывает по спаду импульса. Если треугольник повернут на 180 градусов, т. е. задницей к букве С, значит он срабатывает по фронту импульса. Вход R служит для обнуления счетчика, т. е. при подаче импульса на этот вход на всех выходах счетчика устанавливаются лог. 0. Вход PI называется входом переноса. Выход p называется выходом переноса. На этом выходе формируется сигнал при переполнении счетчика (когда на всех выходах устанавливаются лог. 1). Этот сигнал можно подать на вход переноса следующего счетчика. Тогда при переполнении первого счетчика второй будет переключаться в следующее состояние. Выходы 1, 2, 4, 8 просто выходы. На них формируется двоичный код, соответствующий числу поступивших на вход счетчика импульсов. Если выводы с кружочками, что бывает намного чаще, значит они инверсные, т. е. вместо лог. 1 подается лог. 0 и наоборот. Более подробно работа счетчиков совместно с другими устройствами будет рассматриваться в дальнейшем.

Исследование двоичных счетчиков

Лаборатория с удаленным доступом. ПЛИС

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO2.

1 Цель работы

Целью работы является изучение универсального двоичного счётчика и приобретение навыков в построении и экспериментальном исследовании счётчиков.

2 Краткие теоретические сведения

Счётчик – устройство для подсчёта числа входных импульсов.

Параметры счётчика:

  • модуль счёта М – число устойчивых состояний;
  • ёмкость Е – максимальное число, которое может быть записано в счётчик (Е=М-1);
  • быстродействие (скорость перехода из состояния «все 1» в состояние «все 0» и наоборот).

Классификация:

  1. По направлению счёта:
  • суммирующие;
  • вычитающие;
  • реверсивные;
  1. По способу построения цепи переноса:
  • с последовательным переносом;
  • с параллельным переносом;
  • с комбинированным переносом;
  1. По способу переключения триггера:
  • синхронные;
  • асинхронные.

2.1 Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Счётчик представляет собой несколько последовательно включенных счётных триггеров. Напомним, что по каждому входному импульсу счётный триггер изменяет своё состояние на противоположное.

Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Рисунок 2.1 – Простейший суммирующий асинхронный счётчик

Если вход синхроимпульса триггера отмечен как «», то опрокидывание триггера происходит по заднему фронту, если как «/» — то по переднему.

Временная диаграмма работы суммирующего асинхронного счётчика

Рисунок 2.2 – Временная диаграмма работы суммирующего асинхронного счётчика

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 2.2.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 2.1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы).

Читайте так же:
Стэк поверка счетчиков развод

Таблица 2.1 – Изменение уровней на выходе суммирующего двоичного счётчика при поступлении на его вход импульсов

Номер входного импульсаQ2Q1Q0
11
21
311
41
511
611
7111
8

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 2.2. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 2.1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 7. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится вычитающий счётчик.

2.2 Простейший вычитающий асинхронный счётчик

Рассмотрим схему счётчика на триггерах, опрокидывающихся по переднему фронту входных импульсов рисунок 2.3

Вычитающий счётчикРисунок 2.3 – Вычитающий счётчик Временная диаграммаРисунок 2.4 – Временная диаграмма

Из временной диаграммы видим, что получился вычитающий счётчик. Если информацию снимать с инверсных выходов триггеров, то получится суммирующий счётчик.

2.3 Счётчик с произвольным модулем счёта

Для построения такого счётчика можно использовать двоичный счётчик, у которого модуль счёта М должен быть больше модуля счёта разрабатываемого счётчика с произвольным модулем счёта.

Пусть нужно сделать счётчик с М= 10.

У 4-х разрядного счётчика модуль счёта равен 16 (больше 10).

Схема счётчика представляет собой 4 последовательно включённых счётных триггера, у которых есть вход сброса R.

Число 10 в двоичной системе счисления представляется 1010. Когда на выходах счетчика будет код 1010, на выходе элемента «И» появится логическая единица, которая запустит схему гашения. Длительность импульса на выходе схемы гашения должна быть достаточна для надёжного сброса всех триггеров счётчика в 0. Разряды числа 1010, равные 1 подаются на схему «И» с прямых выходов триггеров, а равные 0 — с инверсных. Таким образом, как только счётчик досчитает до 10, произойдёт обнуление всех триггеров и счёт продолжится с кода 0000.

Счётчик с модулем счета М=10

Рисунок 2.5 – Счётчик с модулем счета М=10

Рассмотрим счётчик с М=11 на основе двоичного счётчика в одной микросхеме (без инверсных выходов).
1110=10112

Счётчик с модулем счёта М=11

Рисунок 2.6 – Счётчик с модулем счёта М=11

В качестве схемы гашения может быть RS-триггер.

Рисунок 2.7 – Счётчик с модулем счёта М=17

В этой схеме М=100012 = 1710

Сигнал на входе К счётчика будет действовать в течение одного периода входных импульсов

3 Задание к работе

3.1 Исследовать суммирующий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.1.

Схема суммирующего счётчика

Рисунок 3.1 – Схема суммирующего счётчика

Элемент 74393 представляет собой суммирующий счётчик.

ВНИМАНИЕ! Для того, что бы выполнить блок Antitinkling, прочтите инструкцию Борьба с дребезгом контактов.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами Q, заполнить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Таблица состояний суммирующего счётчика

Номер входного импульсаQDQCQBQA
1
.
15

3.2 Исследовать вычитающий счётчик.

Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 3.2.

Схема вычитающего счётчика

Рисунок 3.2 – Схема вычитающего счётчика

Элемент 4 count представляет собой вычитающий 4-х разрядный счётчик.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счётчика импульсы и наблюдая за выходами, заполнить таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Таблица состояний вычитающего счётчика

Номер входного импульсаQDQCQBQA
1
.
15

3.3 Исследовать счётчик с произвольным модулем счёта.

В соответствии с вариантом, полученным у преподавателя, разработать схему счётчика с заданным модулем счёта. В соответствии с разработанной схемой сконфигурировать ПЛИС. На рис 3.3 приведён пример схемы счётчика с модулем счёта 8. К выходам счётчика через преобразователь кодов 74247 подключён семисегментный индикатор.

Подавая с помощью кнопки Button на вход счетчика импульсы и наблюдая за выходами QA, QB, QC, QD и цифровым индикатором, заполнить таблицу 3.3.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector