Buderus-trade.ru

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

Суммирующий синхронный счетчик

Суммирующий синхронный счетчик

Разработка и расчет синхронного суммирующего восьмиразрядного счетчика на основе JK-триггера. Моделирование схемы в программе Electronic Work Bench. Дешифрирование входных сигналов. Характеристики цифро-буквенного индикатора АЛС314А и дешифратора 514ИД4А.

Подобные документы

Анализ и синтез асинхронного счетчика с КСЧ=11 в коде 6-3-2-1 и с типом триггеров JJJJ, его назначение, разновидности и технические характеристики. Пример работы суммирующего счетчика. Синтез JK–триггера (устройства для записи и хранения информации).

курсовая работа, добавлен 25.07.2010

Классификация счетчиков, их быстродействие и характеристики. Принцип работы и схема синхронного счетного Т-триггера на основе JK-триггера. Разработка и расчёт структурной и электрической принципиальной схем устройства, выбор его элементной базы.

курсовая работа, добавлен 12.12.2013

Интегральная микроэлектроника как элементная база дискретной техники. Применение биполярных и полевых транзисторов в качестве активных элементов цифровых микросхем. Выбор и обоснование структурной схемы суммирующего двоично-десятичного счетчика импульсов.

курсовая работа, добавлен 04.06.2010

Состав и анализ принципа работы схемы усилителя низких частот, ее основные элементы и внутренние взаимодействия. Расчет параметров транзисторов. Определение коэффициента усиления в программе Electronic Work Bench 5.12, входного и выходного сопротивлений.

курсовая работа, добавлен 20.06.2012

Устройства, преобразующие аналоговый сигнал в цифровой код и цифровой код в аналоговый сигнал. Расчет синхронного счетчика, дешифратора. Использование пакета схемотехнического моделирования Micro-CAP. Расчет и построение цифро-аналогового преобразователя.

курсовая работа, добавлен 21.11.2012

Виды счетчиков — последовательных устройств для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде, их статические и динамические параметры. Схемотехническое моделирования TV-триггера, инвертора и буфера. Динамические характеристики вентилей.

курсовая работа, добавлен 04.02.2011

Основные сведения о регистрах. Проектирование восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра. Постановка задачи и выбор методики расчета. Разработка и расчет схемы логического устройства. Выбор используемых элементов и типа триггеров.

курсовая работа, добавлен 14.09.2016

Структурно–функциональное описание счетчика. Построение функциональной схемы синхронного автомата для 4-разрядного счетчика. Кодирование состояний автомата по критерию надежности функционирования. Логическое моделирование схемы функционального теста.

контрольная работа, добавлен 14.07.2012

Микрооперации над кодовыми словами, которые выполняют в цифровых схемах счетчики. Структурная схема триггера К155ТВ1, электрические параметры. Принцип работы цифрового счетчика, построение таблицы истинности, моделирование в программе Micro-Cap.

курсовая работа, добавлен 11.03.2013

Создание генератора с частотой сигнала равной 1 Гц. Вывод сигнала на цифровые индикаторы. Устройство таймера и счетчик. Использование шестнадцатиразрядного и восьмиразрядного счетчика. Схема подсчета минут. Составление схемы в программе NI Multisim.

Лабораторная работа синхронные счетчики

Цель работы. Цель лабораторной работы — проектирование и экспериментальная проверка работы синхронных счетчиков с заданной последовательностью смены состояний, а также анализ работы счетчиков на регистрах сдвига. Используется моделирующий пакет ASIMEC. Программа моделирует лабораторный стол с наборным полем для макетирования цифровых схем и необходимым комплектом контрольно-испытательной аппаратуры.

Читайте так же:
Когда надо будет устанавливать счетчики
Пример синтеза счетчика

Пусть стоит задача спроектировать вычитающий двоичный счетчик с коэффициентом пересчета Ксч = 6. Для фиксации шести состояний счетчика возьмем три тактируемых по положительному фронту D-триггера, объединенные входы синхронизации которых будем использовать как счетный вход счетчика (рис. 1). Будем характеризовать состояние счетчика N трехразрядным двоичным словом Q3Q2Q1 (N должно циклически меняться от 5 до 0).

Рисунок 1 — Функциональная схема счетчика

Каждый импульс генератора G переписывает на выходы триггеров Q1, Q2, Q3 информацию с входов D1, D2, D3. Поэтому дальнейший синтез счетчика сводится к построению комбинационной схемы (логики переходов), формирующей из выходных сигналов Q уровни сигналов D на информационных входах триггеров, необходимые для перехода в следующее состояние. Для этого составим таблицу переходов (табл.1) и запишем логические выражения для сигналов D1, D2, D3 в ДНФ (дизъюнктивной нормальной форме):

Для минимизации логических функций можно воспользоваться основными законами булевой алгебры или картами Карно (рис. 3), причем в клетках, соответствующих шестому и седьмому состоянию счетчика, логические функции можно доопределять по собственному усмотрению, так как в схеме проектируемого счетчика они не реализуются.

По картам Карно запишем минимизированные выражения для функций D1 и D2

Выражение для D3 получим путем преобразования соотношения (3), так как карта Карно не позволяет провести эффективную минимизацию этой функции

С учетом соотношений (4), (5) и (6) построена схема эксперимента по изучению работы счетчика (рис. 3). Счетные импульсы снимаются с выхода тактового генератора G. Индикация состояний счетчика производится с помощью элемента DD9, выполняющего функцию преобразования четырехразрядного двоичного числа в его шестнадцатеричный эквивалент на семисегментном индикаторе. Удобно выбрать частоту генератора равной 1 Гц.

Рисунок 2 — Карты Карно для функций D1, D2, D3

Рисунок 3 – Синхронный вычитающий счетчик с Ксч=6

Пример оформления результатов моделирования

Ниже приведены экспериментальная схема и временные диаграммы выходного сигнала (вход А осциллографа) и сигнала генератора (вход В осциллографа).

Программа работы
Программа работы

1. Построить счетный триггер на логических элементах и проверить его работу в качестве делителя частоты, подавая на вход импульсы генератора с частотой 1 кГц.

2. Получить у преподавателя вариант индивидуального задания (число N от 1 до 10) и спроектировать синхронный счетчик с четырьмя выходами, циклически изменяющий свои состояния в соответствии с табл. 2 (Ксч=9). Проверить работу счетчика, сняв осциллограммы выходных сигналов и последовательность смены состояний с помощью цифрового индикатора.

Читайте так же:
Самый дешевый счетчик посетителей

Цель работы

Освоение приемов синтеза синхронных двоичных счетчиков и исследование их работы.

Краткие сведения из теории

1.JK-триггер имеет более сложную, по сравнению с RS-триггером, структуру и бо­лее широкие функциональные возможности. Помимо информационных входов J и Ки прямого и инверсного выходов Q и , JK-триггер имеет вход управления С (этот вход так­же называют тактирующим или счетным), а также асинхронные установочные R и S — входы. Обычно активными уровнями установочных сигналов являются нули. Установочные входы имеют приоритет над остальными. Активный уровень сиг­нала на входе S устанавливает триггер в состояние Q=1, а активный уровень сигнала на входе R — в состояние Q=0, независимо от сигналов на остальных входах.

Если на входы установки одновременно подать пассивный уровень сигнала, то состояние триг­гера будет изменяться по фронту импульса на счетном входе в зависимости от состояния входов J и К, как показано в таблицах переходов (табл. 1) и функций возбуждения (табл. 2).

Таблица 1 Таблица 2

Работа JK-триггера описывается характеристическим уравнением:

ЕслиХ=1, то при JK=11схема будет переходить из состояния Q=0в состо­яние Q=1.Но из этого состояния схема должна возвратиться в Q=0и т. д. Этот граф описывает работу автогенератора.

В данном случае все изменения выхода происходят только в момент отрицательно­го перепада тактового сигнала С. Действительно, если J=K=1, то с каждым новым такто­вым импульсом выход будет изменять свое значение на противоположное и триггер будет выполнять функцию делителя частоты на 2, а не автогенератора.

2. D-триггер имеет один информационный вход D (data — данные). Информация со входа D заносится в триггер по положительному перепаду импульса на счетном входе С и сохра­няется до следующего положительного перепада на счетном входе триггера. Помимо счетного С и информационного Dвходов, триггер снабжен асинхронными установочными R и S входами. Установочные входы приоритетны. Они устанавливают триггер независимо от сигналов на входах С и D. Функционирование D-триггера описывается таблицей переходов (табл. 3), таблицей функций возбуждения (табл. 4).

Таблица 3 Таблица 4

Характеристическое уравнение D-триггера:

Уравнение показывает, что состояние триггера на (t+1) — такте равно входному сигналу в момент, предшествующий тактовому перепаду сигнала С.

Функциональная схема D-триггера может быть получена из схемы JK-триггера путем подключения входа K ко входу J через инвертор: D= J=.

Синхронные счетчики

Читайте так же:
Счетчик минут разговора iphone

Синхронные счетчики (с параллельным переносом) состоят из синхронных триггеров. В синхронных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на тактовые входы всех триггеров, а каждый из триггеров служит по отношению к последующим только источником информационных сигналов.

В таких счетчиках используются JK и D-триггеры. В схемном отношении они сложнее асинхронных счетчиков. Число разрядов таких счетчиков невелико (4…6), поскольку с повышением числа разрядов число внутренних логических связей быстро растет. К их недостаткам следует отнести меньшую нагрузочную способность отдельных разрядов из-за дополнительной нагрузки внутренними связями. Каскад, предшествующий счетчику, должен иметь достаточную мощность, чтобы управлять входами нескольких триггеров.

Синхронные счетчики применяются в быстродействующих устройствах. Они обладают более высокой помехоустойчивостью. По сравнению с асинхронными, они имеют большее быстродействие. Объясняется это тем, что в асинхронных счетчиках из-за задержки распространения в каждом разрядном триггере переключение триггеров старших разрядов может задерживаться относительно входных импульсов, следующих с большей частотой. Это приведет к ошибочной комбинации мгновенного состояния выходов разрядных триггеров счетчика. Срабатывание же триггеров в параллельном счетчике происходит синхронно, и задержка переключения всего счетчика равна задержке одного триггера.

Синхронные счетчики в библиотеке EWB представлены счетчиками 74160, 74162, 74163, 74169 (аналоги – К155ИЕ9, ИЕ11, ИЕ18, ИЕ17 соответственно).

Исследование работы синхронных двоичных счетчиков

Краткие сведения из теории

Внутренние состояния 3-разрядного двоичного счетчика кодируются последовательными двоичными числами, десятичные эквиваленты которых j = 0, 1, 2.

При каждом переходе счетчик число j увеличивается на 1 в соответствии с двоичной системой счисления и при достижении максимального значения j = 1 возвращается в исходное (начальное нулевое) состояние j = 0. Выходным сигналом счетчика, свидетельствующем о его переполнении, является сигнал Р3.. По графу переходов на рис. 1 составляется таблица истинности (табл. 5) для функции под­ходов , r = 0, 1, 2, а затем диаграммы Вейча. (рис. 1, б) для функций Qr + и Тr. Из диаграмм Вейча следует что:

Функцию переполнения (переноса) Р3 можно найти непосредственно из табл. 5: Р3 = Q2Q1Q. Полученным функциям соответствует схема счетчика на рис. 1, в. Временные диаграммы, поясняющие его работу, показаны на рис. 1, г.

Легко показать, что двоичный счетчик по mod 16 описывается функциями:

Из сравнения предыдущих формул следует, что функции возбуждения Т, Т1 и Т2 не изменились. Это дает основание сделать общий вывод, что функции возбуждения триггеров счетчика mod 2 m , состоящего из m триггеров, определяются соотношениями

На основе этих функций строятся все синхронные двоичные счетчики. Длительность активного уровня сигнала Рт = 1 равна периоду тактового сигнала ТН.

Читайте так же:
Как определить что ваш счетчик накручивает лишние киловатты

При большом числе m триггеров в счетчике функции возбуждения получаются весьма сложными, что является недостатком таких счетчиков. Соотношения можно привести к виду:

Лабораторный практикум

Исходными данными для синтеза такого счетчика является порядок перехода счетчика из одного состояния в другое после передачи очередного входного сигнала.

Общее число устойчивых состояний двоичного счетчика с произвольным порядком счета равно коэффициенту пересчета N=2 m , а возможное число вариантов схем, отличающихся друг от друга порядком смены состояний определяется величиной (N-1)!. Для N=8 существует 5040 вариантов схем.

Рассмотрим синтез двоичного счетчика с произвольным порядком счета и N=8 с использованием JK — триггера 155 серии.

Пусть смена состояний счетчика будет

Составим таблицу функционирования счетчика (таблица 4)

Исходя из таблицы функционирования счетчика для каждого триггера составим прикладные таблицы (рисунок 13).

Таблица 3 — Функционирование счетчика с N = 8

Рисунок 13 — Прикладные таблицы триггеров счетчика с произвольным порядком счета

Используя характеристическую таблицу JK-триггера (таблица 2),преобразуем прикладные таблицы в карты информационных входов J i и K i (рисунок 14).

На рисунке 15 представлена схема счетчика, построенного по полученным уравнениям.

2.5 Синтез недвоичных счетчиков

Недвоичные счетчики имеют N = 2 m . Принцип их построения состоит в исключении некоторых устойчивых состояний обычно двоичного счетчика, являющихся избыточными для недвоичного счетчика. Избыточные состояния исключаются с помощью обратных связей внутри счетчика. Обратные связи образуют введением дополнительных логических цепей, соединяющих входы и выходы соответствующих триггеров.

Рисунок 14 — Карты Карно информационных входов триггеров счетчика с произвольным порядком счета

Рисунок 15 — Схема счетчика с N = 8 произвольным порядком счета

Из карт Карно имеем следующие уравнения информационных входов триггеров

Задача синтеза недвоичного счетчика сводится к определению необходимых обратных связей и минимизации их числа. Количество триггеров в недвоичном счетчике определяется из выражения

где [log 2 N] — двоичный логарифм заданного коэффициента пересчета N, округленный до ближайшего большего целого числа.

Число исключаемых избыточных состояний равно

Поскольку можно исключить любые состояния в любых комбинациях, то общее число схем недвоичного счетчика с одним и тем же N и всеми вариантами изменения порядка счета определяется величиной

В общем случае выбор исключаемых состояний определяется назначением недвоичного счетчика.

Рассмотрим пример построения синхронного счетчика с N=3 на JK триггерах 155 серии.

Он строится на основе двоичного счетчика, состоящего из двух триггеров, так как

m = [log 2 N] = [log 2 3] = 1,58 =2.

Число избыточных состояний счетчика равно

Из возможных состояний счетчика (00,01,10,11) исключаем, например, состояние Q 1 Q 2 . Порядок изменения состояний примем следующий

Читайте так же:
Счетчик общее количество посетителей

Таблица 4 — Функционирование счетчика с N = 3

Составим таблицу функционирования счетчика (таблица 5), на основании которой составляем прикладные таблицы триггеров и производим преобразование их в карты Карно информационных входов J i и K i (рисунок 16).

Исключенное состояние в прикладных картах и картах Карно отмечаем черточкой.

Рисунок 16 — Прикладные таблицы и карты Карно информационных входов JK-триггеров счетчика с N=3

Из карт Карно имеем следующие уравнения информационных входов:

Рисунок 17 — Синхронный счетчик с N=3

Таким образом, для построения недвоичного синхронного счетчика с К сч =3 необходимо J — вход первого триггера соединить с инверсным выходом второго триггера, а J — вход последнего соединить с прямым выходом первого триггера. На К — входы обоих триггеров необходимо подать постоянный потенциал, соответствующий логической единице. Схема счетчика показана на рисунке 17.

Аналогичным образом строятся синхронные счетчики с другими недвоичными коэффициентами пересчета.

2.6 Синтез двоично — десятичных счетчиков

Среди недвоичных счетчиков в отдельный класс выделяют двоично — десятичные счетчики с N=10, которые строятся на основе четырех триггерных двоичных счетчиков исключением шести состояний.

В разных вариантах схем одним и тем же десятичным числам могут соответствовать различные четырехразрядные кодовые комбинации в зависимости от исключенных состояний. Иными словами такие счетчики работают в различных двоично — десятичных кодах.

Существует большое число двоично — десятичных кодов, часть из которых приведена в таблице 5. Особую группу составляют самодополняющиеся коды. Характерной особенностью этих кодов является соответствие обратных двоичных чисел обратным десятичным числам.

Порядок синтеза синхронных двоично-десятичных счетчиков принципиально не отличается от синтеза недвоичных счетчиков. Разница заключается лишь в том, что выбор комбинации шести исключаемых состояний определяется исходя из двоично — десятичного кода, в котором должен работать счетчик.

В качестве примера рассмотрим синтез счетчика, работающего в коде 8421, или коде прямого замещения.

Согласно таблице 6 при работе двоично — десятичного счетчика в указанном коде необходимо исключить состояния

Таблица 5 — Кодирование десятичных чисел

Составим таблицу переходов триггеров (таблица 6).

Построим прикладные таблицы и карты Карно для входов J i и K i всех триггеров счетчика (рисунок 18), используя таблицу функционирования счетчика (таблица 6) и характеристическую таблицу JK — триггера (таблица 2). Избыточные состояния в таблицах и картах Карно отметим черточкой.

После минимизации получим следующие уравнения информационных входов JK-триггеров счетчика

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector