Berezka7km.ru

Березка 7км
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реверсивные счетчики

Реверсивные счетчики

Реверсивные счетчики могут работать как в режиме сложения, так и в режиме вычитания. Как следует из рис. 24.1, 24.3, для изменения режима работы необходимо подключать или прямой, или инверсный выход предыдущего триггера, входящего в счетчик, к Т-входу последующего.

Если за период времени T поступит К импульсов при работе счетчика в режиме суммирования и N импульсов при работе счетчика в режиме вычитания, то состояние счетчика будет равно K–N (при условии, что число импульсов K и N может однозначно подсчитываться счетчиком).

Число KN может быть как положительным, так и отрицательным. При реализации устройств обработки часто необходимо знать знак числа, полученного при поступлении различного количества импульсов. Для этого необходимо образовать дополнительный выход – знаковый. Принцип построения знакового выхода будет рассмотрен после ознакомления со структурой реверсивных счетчиков.

Реверсивные счетчики разделяются на счетчики с общим входом cложения-вычитания "С" и с раздельными входами сложения "+1", вычитания "-1".

К реверсивным счетчикам с общим входом сложения — вычитания относятся счетчики типа ИЕ12, ИЕ13, ИЕ16, ИЕ17, а к реверсивным счетчикам с раздельным входом сложения — вычитания ИС типа ИЕ6, ИЕ7.Условные графические обозначения реверсивных счетчиков приведены на рис. 24.11, а, б, в, г.

Назначение входов счетчиков:

— D1 – D4 — двоичный код, подаваемый на эти входы, записывается в триггеры счетчика в режиме “установка”;

— W – вход управления работой счетчика: при W = 0 — установка триггеров счетчика в состояние, определяемое входами D; при W = 1 – счет входных импульсов;

— R – прямой вход обнуления, обнуление происходит при подаче на него «единицы»

— С – прямой динамический синхровход;

«+1», «–1» – входы «+1» и «–1» служат для подачи счетных импульсов; «+1» – при суммировании; «–1» – при вычитании;

«≥ 15» – на выходах переноса «15(9)» появляется “ноль”, если счетчик находится в состоянии 15(9) и поступит импульс на вход «+1»;

«≤ 0» – на выходе переноса «< 0» появляется “ноль”, если счетчик находится в нулевом состоянии и поступит импульс на вход «–1»;

— P – выход переноса, Р = 1, когда на всех выходах счетчика уровень либо логической 1, либо логического нуля;

Рис. 24.11. Реверсивные счетчики: а) ИЕ6, б) ИЕ7, в) ИЕ12, г) ИЕ13

— PC – синхронный выход переноса, аналогичен выходу Р=1. Отличие в том, что Р = 1 появится только при С = 1;

— U – вход управления режимом работы счетчика, при U = 0 – режим суммирования, а при U = 1 – режим вычитания;

— E, RP – входы стробирования счета (E) и переноса (RP). При E = 1 блокируется поступление входных импульсов. При RP=1 блокируется выход переноса – Р = 0.

Счетчики типа ИЕ12, ИЕ13 – реверсивные счетчики с общим входом сложения/вычитания (U). Такие счетчики не имеют входа обнуления R, обнуление можно производить, подавая нулевые уровни на вход W и входы D1, D2, D4, D8.

Функциональная схема реверсивного счетчика с общим прямым входом сложения-вычитания представлена на рис. 24.12.

Рис. 23.12. Функциональная схема реверсивного счетчика с общим входом сложения/вычитания.

В такой схеме при U = 1 реализуется режим суммирования, так как на выходе цепочки ЛЭ «2И-2И-2ИЛИ», «И» сформируется логическая 1, если все триггеры, расположенные до нее, будут в единичном состоянии. Это вызовет переключение следующего триггера при подаче синхроимпульса. Например, состояние триггеров Q0 = 1, Q1 = 1, Q2 = 0. Все триггеры переключатся в противоположное состояние Q0 = 0, Q1 = 0, Q2 = 1, т.е. состояние счетчика изменилось с 3-го на 4-е.

При U = 0 переключение будет происходить, если все предыдущие триггеры находились в нулевом состоянии, что соответствует реализации режима вычитания. Для ИС типа ИЕ12, ИЕ13 вход сложения / вычитания инверсный.

ЛЭ 3 формирует сигнал переноса Р = 1, если в режиме суммирования все триггеры находятся в единичном состоянии и RP=0 , а также Р = 1 в режиме вычитания, если все триггеры находятся в нулевом состоянии и RP = 0. Эти два случая соответствуют переносу 1 в следующий разряд и заему 1.

ЛЭ 1, 2 реализуют параллельный перенос между триггерами. Максимальное время переключения равно сумме времен переключения ЛЭ "2И-2И-2ИЛИ", "И" и триггера.

Счетчики типа ИЕ6, ИЕ7 – реверсивные счетчики с раздельными входами «+1», «–1» и с синхронной предустановкой. При W = 1, R = 0 счетчик подсчитывает количество импульсов, поступающих на входы «+1» и «-1». При W = 0, R = 0 двоичный код со входов В по фронту импульса либо +1, либо –1 переписывается на выход.

Функциональная схема реверсивного счетчика с раздельными входами сложения — вычитания представлена на рис. 24.13. В этом случае состояние счетчика увеличивается на 1 с каждым импульсом, поступающим на вход «+1», и уменьшается на 1 с каждым импульсом, поступающим на вход «–1». При выполнении условий переключения импульс с входов «+1» или «–1» поступает на вход Т-триггера и вызывает его переключение. Импульсы должны быть короткими и нулевыми.

Параллельный перенос реализуется сразу в ЛЭ. Сигналы переноса 15 и заема 0 формируются раздельно. Длительность импульсов переноса и заема определяется соответственно длительностью импульсов, поступающих на входы «+1» и «–1».

Рис. 24.13. Функциональная схема реверсивного счетчика с раздельными входами сложения / вычитания

Для получения многоразрядных счетчиков на основе ИС типа ИЕ6, ИЕ7 (рис. 24.14) требуется объединить входы управления W каждой ИС, а также входы R. Выход переноса « 15» ( 9) предыдущей ИС соединить с входом «+1» последующей, а выход заема « 0» – со входом «–1».

При построении многоразрядных счетчиков на основе ИС типа ИЕ12, ИЕ13, ИЕ16, ИЕ17 (рис. 24.15) необходимо объединить соответствующие входы управления ИС, а выход переноса предыдущей ИС соединить с синхровходом С последующей.

Рис. 24.14. 8-разрядный реверсивный счетчик

Рис. 24.15. 8-разрядный реверсивный счетчик

Для счетчиков типа ИЕ12, ИЕ13 знаковый выход строится согласно рис. 24.16.

Число поступающих импульсов фиксируется счетчиком в дополнительном коде, т.е. QЗНАК = 1, если число отрицательное, и равно 0, если число положительное. Знаковый разряд фиксирует переход нулевого состояния в положительную или отрицательную сторону. При поступлении импульса на вход С, если счетчик находится в нулевом состоянии (Р = 1), U = 1 (режим сложения), на выходе ЛЭ DD2 появляется уровень логического 0, который устанавливает QЗНАК = 1 и QЗНАК= 0. При U = 0 аналогично произойдет установка QЗНАК = 1.

Рис. 24.16. Реверсивный счетчик со знаковым выходом

Наличие установочных входов D1, D2, D4, D8 позволяет реализовать счетчики с программируемым коэффициентом пересчета (рис. 24.17).

Коэффициент пересчета М задается согласно выражениям:

М = а + 2b + 4c + 8d + 16(e + 2f + 4g + 8h) для ИС типа ИЕ7, ИЕ13, ИЕ17;

М = а + 2b + 4c + 8d + 10(e + 2f + 4g + 8h) для ИС типа ИЕ6, ИЕ12, ИЕ16 путем выбора значений a, b, c, d, e, f, g, h, которые могут принимать значения 0 и 1. Полученная комбинация нулей и единиц подается на входы D1, D2, D4, D8.

Читайте так же:
Обнуление счетчиков принтеров мфу brother

Счетчики переводятся в режим вычитания. Выход переноса соединяется с входом установки исходного состояния по входам D.

Схемы работают следующим образом: когда триггеры счетчиков находятся в нулевом состоянии и поступает импульс с генератора, происходит установка исходного состояния по входам D. После этого исходное состояние с каждым импульсом уменьшается на единицу. Через (М-1) входной импульс счетчик снова примет нулевое состояние, а М-ый импульс произведет установку исходного состояния. Период повторения выходных импульсов равен , где T1 – период повторения входных импульсов.

Рис. 24.17. Счетчик с программируемым коэффициентом деления

Генератор линейного напряжения на основе реверсивных счетчиков (рис. 24.18) вырабатывает возрастающее напряжение при подключении генератора прямоугольных импульсов (ГИ) к входу «+1» и убывающее напряжение – к входу «–1».

В процессе работы двоичный код на выходах счетчика будет меняться по циклу от 0 до 15 (при подключении к входу «+1») или от 15 до 0 (при подключении к входу «–1»). При этом напряжение на выходе ЦАП будет изменяться скачками от UВЫХ до U1ВЫХ. Величина скачка dU определяется разрядностью счетчика.

Длительность линейного напряжения равна T = 2 n T1, где T1 – период повторения входных импульсов.

Рис. 24.18. Генератор линейно изменяющегося напряжения

Если ступенчатое изменение напряжения не устраивает разработчика, то необходимо на выходе ЦАП поставить фильтр низких частот, который произведет сглаживание ступенек.

Счетчики. Последовательный двоичный счетчик. Асинхронные и синхронные счетчики

Двоичные счетчики и делители частоты используются в самых разных областях техники, в частности в управляющих системах ЭВМ, в цифровых электронных часах, частотомере и т.д. Наиболее часто на практике применяются двоичные и десятичные счетчики и делители.

Основной параметр счетчика – модуль счета Кс – максимальное число, импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Если счетчик состоит из m триггеров, то число состояний 2 m и Кс≤2 m . Число импульсов, сосчитанное счетчиком может быть представлено на его выходе в прямом коде, обратном, циклическом. Счетчики и делители по модулю Кс делятся на асинхронные, и синхронные. У асинхронных делителей каждый разряд синхронизует следующий разряд деления. Синхронные делители синхронизируются поступающими извне импульсами. Входы синхронизации обычно у них включены параллельно.

По направлению счета счетчики делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные.

У суммирующего счетчики число, которое в него записано, увеличивается на единицу после того каждого импульса до заполнения, а у вычитающего счетчики уменьшается. Реверсивные счетчики могут считать по соответствующей команде в обеих направлениях. В большинстве счетчиков используются синхронные триггеры, синхронизируемые фронтом тактовых импульсов : D, J-K триггеры.

Асинхронные счетчики.

Переход любого состояния выхода триггера по таблице происходит при условии, если соседний младший разряд переходит из состояния лог.1 в состояние лог.0, т.е. по спаду уровня логического сигнала. Таким образом, для построения суммирующего счетчика выход каждого триггера соединяется с входом синхронизации, причем триггеры должны синхронизироваться спадом логического уровня.

Возможно также использовать триггеры, синхронизируемые фронтом логического сигнала, но в таком случае выходами счетчика являются инверсные выходы триггеров .

Вычитающий счетчик на D – триггерах.

Аналогично при движении по таблице в сторону уменьшения, можно увидеть, что изменение состояния разряда происходит при переходе в младшем разряде уровня из лог.0 в лог.1, т.е. для построения счетчики нужно использовать триггеры с синхронизацией по фронту на входе синхронизации. Можно также увидеть, что у суммирующего счетчика на выходах коды уменьшаются, поэтому если снимать сигналы с инверсных выходов, то получим вычитающий счетчик.

Асинхронные счетчики просты по устройству, но быстродействие их низкое, так как задержка установления старшего разряда равна n ∙ t, где n – число триггеров, если все триггеры переходят из состояния лог.1 в лог.0. Если к выходам такого счетчики подключена схема совпадений, то возможны ложные ее срабатывания. Это происходит потому, что при переключении триггеров по цепочке число, записанное в счетчике перед установившемся состоянием, проходит ряд значений и поэтому возможны возвращение (на время задержки переключения триггеров) состояния счетчика к предыдущим значениям.

Однако во многих случаях это не имеет значения. Например, для суммирующего счетчика, если схема совпадений настроена на состояние «все единицы», ложных срабатываний нет.

Синхронные счетчики.

Задержки срабатывания уменьшаются у синхронных счетчиков. Из таблицы можно также увидеть, что изменение в любом из разрядов происходит в случае, если в предыдущем такте во всех младших разрядах установлены лог.1. Поэтому у суммирующего счетчика разрешение на переключение некоторого триггера дается в случае, если во всех младших триггерах по отношению к данному установлены лог.1, при этом входы синхронизации триггеров включены параллельно. Синхронные счетчики делятся на параллельные, последовательные и последовательно – параллельные.

Параллельный синхронный делитель на 16.

1. Состояние всех триггеров меняется одновременно, поэтому задержка счетчика равна задержке переключения одного триггера.

2. Переход любого из триггеров происходит, если все предыдущие триггеры находятся в состоянии лог.1.

Последовательный синхронный счетчик.

Здесь также триггеры переключаются одновременно, но максимальная частота счета определяется задержкой распространения переноса внутри схемы и между счетчиками, если два или несколько таких счетчиков включены последовательно.

Реверсивный двоичный счетчик с управлением направления счета.

Реверсивный счетчик служит ля сложения или вычитания поступающих импульсов. Как правило, реверсивные счетчики выполняются синхронными. В рассматриваемой схеме сигналы синхронизации со входа С поступают на все триггеры, но разрешение счета каждого из триггеров формируется в зависимости от направления счета и состояния предыдущих счетчиков. В суммирующем режиме (Режим = 0) переход каждого триггера разрешается, если во всех младших до него разрядах установлены лог.1. В вычитающем режиме триггер переключается, если во всех младших разрядах лог.0.

Обычно микросхемы счетчиков, выпускаемые промышленностью, имеют 4 разряда. Часто возникает необходимость иметь счетчики большей разрядности, поэтому все такие счетчики можно каскадировать, т.е., соединяя их последовательно, можно наращивать разрядность. Для этого у счетчиков предусмотрены дополнительные выходы и входы. Имеются выходы переноса (выход переполнения), которые подключаются к входам переноса счетчиков старших разрядов. При этом выполняется условие, при котором работа счетчика в суммирующем режиме разрешена, если у всех счетчиков в младших разрядах установлены лог.1, и наоборот для вычитающего режима. Пример такого счетчика показан ниже. В нем использована другая идея. Прохождение импульсов на вход синхронизации происходит для суммирующего режима в том случае, если во всех младших разрядах и на входе переноса счетчика.

Этот счетчик имеет 2 входа синхронизации. Если импульсы поступают на вход С + , то счетчик работает как суммирующий, если на вход С – , то как вычитающий. При каскадировании выходы переносов Р + и Р – подключается соответственно к счетным входам С + и С – . Подобная схемотехника используется в счетчике ИЕ7 ТТЛ различных серий (555 ИЕ7, 1533 ИЕ7).

Читайте так же:
Bizhub c220 сбросить счетчик

Счетчики с произвольным коэффициентом деления

В различных электронных устройствах часто необходимо использовать счетчики с коэффициентом счета не равным 2 m , где m – целое число. В частотомерах используются счетчики на 10, в электронных часах имеются счетчики на 24, на 12, на 60. Часто требуются счетчики с другим модулем счета. Такие счетчики используют обычные счетные триггеры, которые могут находиться в 2-ух состояниях, поэтому для счетчика с модулем счета К число состояний триггерной схемы должно быть не меньше К. Таким образом можно записать: К ≤ 2 N . Или N ≥ log 2 K).

Для построения счетчика с произвольным модулем счета используются схемы на двоичных триггерах, в которых при помощи дополнительной логики исключаются лишние состояния с помощью обратных связей.

Исследование асинхронного реверсивного счетчика

а. Соберите схему приведенную на рис. 5. Включите схему.

Задайте направление счета с помощью переключателей [+] и [-]. в. Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на прямых выходах счетчика для обоих направлений счета и Кс. Составьте таблицу состояний.

6 . Исследование синхронного реверсивного счетчика

а. Соберите схему, приведенную на рис. 6. Включите схему.

б. Задайте направление счета с помощью переключателей [+] и [-].

в.Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на прямых выходах счетчика для обоих направлений счета и Кс. Составьте таблицу состояний.

Исследование асинхронного двоично-десятичного счетчика работающего по первому методу

а. Соберите схему, приведенную на рис. 7. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [С] изменяйте состояние счетчика.

г. Составьте таблицу состояний счетчика и временные диаграммы его работы.

Определите модуль счета.

Исследование синхронного двоично-десятичного счетчика работающего по первому методу

а. Соберите схему, приведенную на рис.8. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [С] изменяйте состояние счетчика.

г. Составьте таблицу состояний счетчика и временные диаграммы его работы.

Определите модуль счета.

Исследование двоично-десятичного счетчика работающего по второму методу

а. Соберите схему, приведенную на рис.9. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [С] изменяйте состояние счетчика.

г. Составьте таблицу состояний счетчика и временные диаграммы его работы.

Определите модуль счета.

Исследование кольцевого счетчика

а. Соберите схему, приведенную на рис. 10. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [С] изменяйте состояние счетчика.

г. Составьте таблицу состояний счетчика.

Определите модуль счета.

Исследование кольцевого счетчика с коррекцией состояния

а. Соберите схему, приведенную на рис. 11. Включите схему.

б. С помощью переключателя [C] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [P] установите в счетчике дополнительную 1.

г. Составьте таблицу состояний счетчика до и после выполнения коррекции.

д. Объясните назначение элементов D1 и D2.

Исследование счетчика Джонсона

а. Соберите схему, приведенную на рис. 12. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [С] изменяйте состояние счетчика.

г. Составьте таблицу состояний счетчика.

Определите модуль счета.

9. Исследование счетчика Джонсона с коррекцией состояния

а. Соберите схему, приведенную на рис. 13. Включите схему.

б. С помощью переключателя [C] установите счетчик в исходное состояние.

в. С помощью переключателя [P] установите в счетчике дополнительную 1 (имитация сбоя).

г. Составьте таблицу состояний счетчика до, и после выполнения коррекции.

д. Докажите, что коррекция осуществляется при всех возможных сбоях в счетчике.

1. Используя пакет Electronics Workbench спроектировать схемы на основе элементов, используя для составления схемы таблицу истинности и проанализировать работы:
— Суммирующего счетчика;
— Вычитающего счетчика.

2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить:
— Схемы счетчиков;
— Временные диаграммы работы счетчиков.

Задания выполняются соответственно по вариантам:

1. Спроектировать 8-разрядный счетчик на основе RS триггера.

2. Спроектировать 8-разрядный счетчик на основе JK триггера.

Лабораторная работа № 6

Проектирование дешифраторов и шифраторов

Цель работы: изучение схем и принципа работы дешифраторов и шифраторов.

Теоретическое введение

Дешифраторы и шифраторы по существу принадлежат к числу преобразователей кодов. С принятием шифрации связано представление о сжатии данных, с понятием деширации — обратное преобразование.

Комбинационная схема, преобразующая поступающий на входы код в сигнал только на одном из ее выходов, называется дешифратором.

В условных обозначениях дешифраторов и шифраторов используются буквы DC и CD (от слов decoder и coder соответственно).

Если количество двоичных разрядов дешифруемого кода обозначить через n то число выходов дешифратора должно быть 2^n.Так как с помощью n-разрядного двоичного кода можно отобразить 2^n кодовых комбинаций, число выходов полного дешифратора равна 2^n. Таким образом, дешифратор содержит число выходов, равное числу комбинаций входных переменных, например, число входов равно 3, то число выходов равно 2 3 =8.

Если часть входных наборов не используется, то дешифратор называют неполным и у него Nвых<2^n. В ЭВМ с помощью дешифраторов осуществляется выборка необходимых ячеек запоминающих устройств, расшифровка кодов операций с выдачей соответствующих управляющих сигналов и т.д.

Если входные переменные представить как двоичную систему запись чисел, то логическая единица формируется в том выходе, номер которого соответствует десятичной записи того же числа. Например, A = 1, B = 0, C = 0, D = 1, число 1001 в двоичном коде. В десятичной коде это число соответствует 9, т.е. при данной комбинации входных переменных F9 = 1. Дешифраторы широко используются в качестве преобразователей двоичного кода в десятичный, а также во многих других устройствах.

Функционирование дешифратора описывается системой логических уравнений составленных на основе таблицы истинности.

Одноступенчатый дешифратор (линейный) — наиболее быстродействующий, но его реализация при значительной разрядности входного слова затруднена, поскольку требует применения логических элементов с большим числом входов (равным n+1 для вариантов со стробированием по выходу) и сопровождается большой нагрузкой на источники входных сигналов. Обычно одноступенчатыми выполняются дешифраторы на небольшое число входов, определяемое возможностями элементов применяемой серии микросхем (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема дешифратора на 3 входа и 8 выходов

В приведенном примере на рис. 1 дешифратор имеет 3 входа, следовательно максимальное количество выходов будет равно 2^3=8.

Построение дешифратора на основе простых элементов, с помощью таблицы истинности (см. таб. 1) и составленных соответственно логических уравнений.

Реверсивный счетчик

— экспериментальное исследование счетчика-регистра на интегральных микросхемах.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Регистры и счетчики относятся к разряду цифровых устройств и являются одним из наиболее распространенных элементов вычислительной техники. Они широко используются для построения устройств ввода, вывода и хранения информации, а также для выполнения некоторых арифметических и логических операций.

Читайте так же:
Тарифа без счетчиков жкх с 1 июля

Для построения счетчиков и регистров используются синхронные триггеры, переключение которых происходит только при наличии синхронизирующего сигнала (синхроимпульса ) на входе С. Наиболее часто для построения регистров и счетчиков используется универсальный Д — триггер, имеющий специальный информационный вход Д, и динамический вход С (рис.1).

2.1. Устройство, называемое регистром, служит в основном для хранения чисел в двоичном коде при выполнении над ними различных арифметических и логических операций. С помощью регистров выполняютоя такие действия над числами, как передача их из одного устройства в другое, арифметический и логический сдвиг в сторону младших или старших разрядов, преобразование кода из последовательного в параллельный и наоборот и т.д. Функциональная схема и условно — графическое обозначение регистра параллельного типа, собранного на универсальных Д-триггерах, приведена на рис.2 .

По сигналу на входе С информация, поступившая на входы DО ё DЗ, записывается в регистр и хранится в нем до тех пор, пока не произойдет запись другой информации, либо не поступит сигнал на вход R, обнуляющий регистр.

Функциональная схема и условно-графическое обозначение регистра сдвига представлены на рис.З.

Последовательный информационный код поступит на вход D регистра. Импульс команды сдвига С подается одновременно на синхронизирующие входы всех триггеров регистра и переводит каждый триггер в состояние, в котором находился триггер предыдущего разряда. Таким образом, каждый импульс команды сдвига "продвигает" записываемое число на один разряд вправо.

2.2. Устройство, называемое счетчиком, предназначено для подсчета числа поступающих на вход сигналов ( импульсов ) в произвольной системе счисления. Двоичные счетчики строятся на основе триггеров, работающих в счетном режиме ( Т — триггер или счетный триггер).

Счетный триггер может быть получен из универсального D — триггера путем соединения его инверсного выхода 0 со входом D.

Счетный триггер и эпюры сигналов, поясняющие его работу, представлены на рис.4.

У счетного триггера состояние выхода изменяется на противоположное при поступлении на вход С каждого очередного счетного импульса.

Функциональная схема и условнографическое обозначение двоичного счетчика с коэффициентом пересчета 2 3 представлена на рис.5.

Каждый поступающий на вход счетчика импульс перебрасывает первый триггер в противоположное состояние (рис.6). Сигнал с инверсного выхода предыдущего триггера является входным сигналом для последующего и, таким образом, комбинация сигналов на выходах Q 1 , Q 2 , Q 3 будет соответствовать числу поступивших на вход счетчика импульсов, представленному в двоичном коде. Счетчик данного типа называется асинхронным счетчиком.

Если на счетный вход каждого последующего триггера счетчика подавать сигнал с прямого выхода предыдущего триггера, то счетчик будет производить операцию вычитания. Счетчики, способные выполнять функции сложения и вычитания, называются реверсивными.

Для построения счетчика с требуемым коэффициентом пересчета М, отличным от величины 2 N (N — число двоичных разрядов счетчика), используется принудительный сброс счетчика в исходное состояние при достижении счетчиком числа М. Пример такого счетчика с М=9 (М=1001 2 ) представлен на рис.7.

3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Функциональная схема исследуемого устройства представлена на рис.8 . Устройство включает двоично — десятичный счетчик ДД2, двоичный счетчик ДДЗ, коммутатор входных сигналов ДД1 и логические элементы ДД4 и ДД5, выполняющие функции элементов объединения.

Для подачи информационных и управляющих сигналов используется специальное устройство, управляемое наборными кнопками с фиксацией SА1 ё SА16. Нажатому состоянию соответствует сигнал логической "1", отжатому состоянию — сигнал логического "0". Кнопки SА1 ё SА16 расположены в левой части лабораторного стенда под надписью "Программатор кодов".

3.2. Функцию двоичного счетчика выполняет микросхема К155ИЕ7. Данная микросхема представляет собой реверсивный четырехразрядный счетчик — регистр, в котором кроме двух счетных входов ( суммирующего "+1" и вычитающего "-1" ) и входа сброса Р имеется четыре информационных входа DО ё DЗ и вход С , разрешающий запись информации в счетчик. Кроме того, для наращивания разрядности счета в микросхеме предусмотрены выходы " і 15" и " < 0", на которых при достижении счетчиком указанных чисел появляются сигналы логического "0". Выход " і 15" в этом случае следует соединять с входом "+1", выход "< 0" — с входом "-1" аналогичной микросхемы.

3.3. Функцию двоично-десятичного счетчика ДД2 выполняет микросхема К155ИЕ6. У заданной микросхемы коэффициент пересчета М=10 и сигнал переноса в старшие разряды на выходе “ і 9” вырабатывается при превышении счетчиком числа 9.

3.4. При исследовании одного из счетчиков, другой должен находиться в исходном состоянии, что достигается подачей на вход R данного счетчика уровня логической "1" с помощью кнопок SА10 или SA11.

3.5. Запись информации в счетчики производится в параллельном коде путем подачи на входы ДО ё ДЗ логических сигналов "0" и "1" с помощь кнопок SА1 ё SА4 и подачи сигнала логического "0" на вход С с помощью кнопки SА9 (для этого кнопку SА9 надо отжать и снова нажать ).

З.6. Счетные импульсы должны поступать на исследуемую схему с клеммы "непр.имп," ( "

“ ) в виде непрерывной импульсной последовательности и с клеммы "пачка имп." ( "_|

|_" ) в виде пачки импульсов с числом импульсов в пачке от 1 до 15. Управление режимом работы входов "+1" и "-1" счетчиков производится о помощью кнопок SA13 ё SА16, которые обеспечивают выполнение следующих функций:

SА13 ("непр,+") — разрешение прохождения непрерывной импульсной последовательности на входы "+1" счетчиков;

SА14 ("пачка +") — разрешение прохождения пачки импульсов на входы "+1" счетчиков;

SА15 (“непр.-") — разрешение прохождения непрерывной последовательности импульсов на входы "-1" счетчиков;

SА16 ("пачка -") — разрешение прохождения пачки импульсов на входы

Примечание. Не допускается одновременное нажатие двух и более кнопок SА13 ё S А16.

3.7. Для задания числа импульсов в пачке и посылки необходимой пачки в исследуемый узел используются четыре кнопки с фиксацией "2 0 " ё "2 3 " и две кнопки без фиксации "Пуск" и “Устан.О", расположенные на панели лабораторного стенда под надписью "Программатор СИ".

При этом должна соблюдаться следующая последовательность операций:

3.7.1. Набрать заданное число импульсов в пачке в двоичном коде с помощью кнопок “2 0” ё "2 3 ". Нажатой кнопке соответствует логическая "1" (при этом загорается соответствующий индикатор).

3.7.2. Нажать кнопку "устан.О".

3.1.3. В режиме наблюдения одновременно двух сигналов на экране мультиметра величина и взаимное расположение этих сигналов регулируется ручками "

" и “ ­Ї “ соответственно в поле надписи "Коммутатор" отдельно для каждого канала ( "Вх1" для КПИ 10 и "Вх2" для КПИ 9 ).

Читайте так же:
Afterburner как включить счетчик фпс

3.2. Исследование элемента ДД3 в статическом и динамическом режиме.

3.2.1. Логические сигналы "0" и "1" на входе триггеров задаются с помощью кнопок с фиксацией SА1 ё SА6, расположенных на передней панели блока К32 под надписью "Программатор кодов". Отжатое состояние кнопки соответствует заданию логического "0", а нажатое — заданию логической "1". Нажатое состояние кнопки сопровождается загоранием соответствующего светодиода зеленого цвета, расположенного вблизи данной кнопки "Программатора кодов".

3.2.2. Для подачи положительного импульса ( "_|

|_" ) на вход С триггера необходимо кратковременно перевести соответствующую кнопку из отжатого состояния в нажатое и обратно.

3.2.3. Для индикации логических сигналов на выходе триггера, работающего в статическом режиме ( верхняя часть элемента ДДЗ ), служит левое цифровое табло блока К32. При этом кнопка " IO |_2 ", расположенная непосредственно под табло, должна находиться в нажатом состоянии.

3.2.4 . Нижняя часть элемента ДДЗ представляет собой триггер, работающий в счетном режиме. На его счетный вход С поступает непрерывная последовательность импульсов. Одновременно такая же последовательность импульсов поступает в КПИ1. Выходные сигналы триггера ( прямой и инверсный ) поступают в КП2 и КПИЗ соответственно.

3.2.5. Лабораторный стенд позволяет наблюдать на экране мультиметра одновременно два сигнала с любых двух КПИ из восьми ( двухканальный режим наблюдения ). Выбор двух определенных КПИ производится следующим образом:

3.2.5.1. Нажать кнопку " ВСВ |_ ВНК " под надписью "КВУ", при этом у левых индикаторов обоих цифровых табло начинает светиться знак запятой.

3.2.5.2. При отжатой кнопке"Вх1 |_ Вх2" набрать с помощью кнопок " 2 0 ё 2 3 " программатора "СИ " двоичный код первого выбранного КПИ и нажать кнопку "Пуск". При этом на левом табло у знака запятой появится номер выбранного КПИ.

3.2.5.3. При нажатой кнопке "Вх1 |_ Вх2" повторить указанную процедуру для второго выбранного КПИ. Номер этого КПИ появится у знака запятой правого табло.

3.2.5.4. Нажать кнопку "Коммутатор" под надписью "Контроль V

"’. Теперь два выбранных КПИ через каналы коммутатора лабораторного стенда соединены с осциллографом мультиметра. Регулировка величины и расположения сигналов на экране осуществляется раздельно ручками "

" и " ­Ї " под надписью "Коммутатор". Слева расположены ручки регулировки первого канала коммутатора, справа — второго канала коммутатора.

3.2.5.5. Для выхода из режима наблюдения сигналов на экране мультиметра перевести кнопку "ВСВ |_ БНК" под надписью "КВУ" в отжатое состояние.

3.3. Исследование элементов ДД4 (статический режим) и ДД5 (счетный режим ).

3.3.1. Логические сигналы "0" и "1" на S, R, J и К — входы универсальных триггеров подаются с помощью кнопок SА7 ё SА12 ( аналогично рассмотренному в п.п.2.1. ).

3.3.2. Сигнал на вход С триггера поступает от встроенного генератора импульсов лабораторного стенда, который вырабатывает серию импульсов положительной полярности. Число импульсов может изменяться от 1 до 15 и устанавливается с помощью кнопок с фиксацией " 2 0 ё 2 3 ", расположенных под надписью "Программатор СИ". Кнопки без фиксации "Пуск" и "Устан.О" служат для задания режима работы генератора. При этом должна соблюдаться следующая последовательность действий:

3.3.2.1. Набрать число импульсов в пачке в двоичном коде с помощью кнопок " 2 0 ё 2 3 ". Кнопки в нажатом состоянии соответствует двоичная единица ( при этом загорается соответствующий светодиод ).

3.3.2.2. Нажать кнопку "Устан.О"и убедиться, что светодиод кнопки "Пуск" погашен. Генератор импульсов готов к работе.

3.3.2.3. Нажать кнопку "Пуск". При этом генератор вырабатывает нужную пачку импульсов. Для повторного включения генератора нажать кнопку "Устан.О", а затем кнопку "Пуск" и т.д.

3.3.3. Контроль выходных сигналов триггеров ДД4 осуществляется с помощью левого цифрового табло на блоке К32.

3.3.4. Счетные импульсы на триггер ДД5, работающий в счетном режиме, поступают через элемент “И", собранный на микросхеме ДД1.

3.7.3. Нажать кнопку "Пуск". При этом в исследуемый узел поступает заданная пачка импульсов.

3.7.4. Для повторной посылки пачки импульсов нажать кнопку "Устан.О" и затем — кнопку "Пуск" и т.д.

3.8. Считывание показаний счетчика производится с помощью двух цифровых табло, каждое из которых содержит четыре семисегментных индикатора. Оба табло расположены в левом верхнем углу лабораторного стенда. На левом цифровом табло индикация числа производится в двоичном коде, на правом — в десятичном коде ( для выбора того или иного кода кнопку "10 |_ 2" необходимо установить в соответствующее положение ).

3.9. Выходные сигналы двоичных разрядов и сигналы переносов счетчиков, а также входные счетные импульсы сложения и вычитания, поступают параллельно на восемь каналов передачи информации КПИ1 ё КПИ8, что дает возможность их наблюдения на экране мультиметра, входящего в состав лабораторного стенда.

Одновременно на экране мультиметра можно наблюдать сигналы двух каналов передачи информации. При этом необходимо выполнить следующие операции:

3.9.1. Нажать кнопку "ВСВ |_ ВНК" под надписью "КВУ",

3.9.2. При отжатой кнопке "Вх1 |_ Вх2" набрать с помощью кнопок " 2 0 ё 2 3 ", двоичный код первого выбранного КПИ и нажать кнопку "Пуск". При этом на левом табло появится номер выбранного КПИ.

3.9.3. Повторить указанную процедуру при нажатой кнопке "Вх1 |_ Вх2". Номер второго выбранного КПИ должен появиться на правом табло.

3.9.4. Нажать кнопку "Коммутатор" под надписью "Контроль”. При этом выбранные КПИ подсоединяются к соответствующему входу мультиметра. Размах и ориентация сигналов на экране мультиметра регулируется потенциометрами "

" и " ­Ї " , расположенными под надписью "Коммутатор" отдельно для каждого канала.

3.9.5. Для выхода из режима наблюдения сигналов на экране мультиметра необходимо отжать кнопку "ВСВ |_ ВНК" под надписью "КВУ".

Реверсивные счетчики

Описание основных технических характеристик счетчиков, логического цифрового устройства последовательностного типа, их классификация. Изучение принципа действия современного реверсивного счетчика 564ИЕ14 ЭП серии цифровых интегральных микросхем.

РубрикаКоммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Видреферат
Языкрусский
Дата добавления10.12.2014
Размер файла34,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

на тему: Реверсивные счетчики

Счетчик (Counter) представляет собой логическое цифровое устройство последовательностного типа, состояние которого циклически повторяется под действием входных импульсов. Новое состояние счетчика, как и любого последовательностного устройства с памятью, зависит не только от действующих входных сигналов, но и от последовательности сигналов, которые поступали на входы счетчика в прошлом.

Основное назначение счетчика — подсчет поступивших на счетный вход импульсов и фиксация их числа в том или ином коде. После подсчета заданного числа импульсов счетчик в режиме непрерывного счета самостоятельно возвращается в исходное нулевое состояние и цикл его работы повторяется.

Читайте так же:
Не работает счетчик спидометра фольксваген

В стандартных сериях цифровых интегральных микросхем (ИМС), выпускаемых отечественной промышленностью, счетчики обозначаются буквами ИЕ. цифровой счетчик реверсивный

1. Основные характеристики счетчиков

Счетчик содержит n последовательно включенных счетных триггеров, которые называются разрядами. Первый триггер счетчика является младшим разрядом, а справа от него находятся старшие разряды. Счетчики отличаются друг от друга числом разрядов n, модулем счета M и типом счетной последовательности, которая может быть двоичной, двоично-десятичной, в коде Грея или в другом коде. Двоичные коды могут иметь различные веса разрядов, например, 8421 либо 2421 (код Айкена) и т.п.

Выходы разрядных триггеров в счетчиках обычно обозначаются на схемах индексами 0, 1, 2, 3, …, как номера разрядов двоичного кода, тогда Q0 будет выходом триггера младшего нулевого разряда. Допускается обозначение выходов 1, 2, 4, 8, … согласно весовым коэффициентам двоичного кода.

Для n-разрядного двоичного счетчика, имеющего 2n состояний, модуль счета M (или иначе коэффициент счета Ксч) и максимальное число подсчитанных импульсов Nmax, поступивших на вход счетчика, определяются соотношениями

Модуль счета M определяется общим числом состояний (переключений) счетчика за один полный цикл счета, через которые он проходит в последовательности 0, 1, 2, …, 2n-1, 0, 1, 2, …

Общая емкость для каскадно включенных i счетчиков равна

Модуль счета M численно совпадает с коэффициентом деления числа входных импульсов Kд. Для периодических входных сигналов, следующих с частотой Fвх, частота выходных сигналов счетчика-делителя равна

Важным эксплуатационным показателем электронных счетчиков является их быстродействие, зависящее от выбранной элементной базы и схемы построения. Динамическим параметром, определяющим быстродействие счетчика, является время установления выходного кода tk.

2. Классификация счетчиков

Счетчики можно классифицировать по ряду признаков, рассмотрим основные из них.

По быстродействию и способу организации внутренних связей счетчики делятся на следующие группы:

— асинхронные (или последовательные);

— синхронные (или параллельные).

По направлению счета двоичные счетчики подразделяются на:

— суммирующие (прямого счета);

— вычитающие (обратного счета);

— реверсивные (с изменением направления счета).

Отмеченные классификационные признаки независимы и могут встречаться в различных сочетаниях. Согласно указанным классификационным признакам и функциональным назначениям микросхем, в схему сведены широко применяемые в аппаратуре отечественные и зарубежные счетчики средней степени интеграции.

3. Реверсивные счетчики

Реверсивным называется счетчик, позволяющий производить счет как в прямом, так и в обратном направлении. На примере микросхем ИЕ6(двоично-десятичный) и ИЕ7(двоичный) исследуем работу реверсивных счетчиков с предварительной записью.

Микросхемы ИЕ6 и. ИЕ7 представляют собой четырехразрядные реверсивные счетчики с предварительной записью; первый из них — двоично-десятичный, а второй — двоичный. Десятичный счетчик отличается от двоичной внутренней логики (рис. 1.), управляемой триггерами. Условное обозначение и цоколевка этих счетчиков даны на рис. 1.

Рис. 1. Структура, условное обозначение и цоколевка микросхем ИЕ6, ИЕ7, их временные диаграммы работы

Особенностью данных счетчиков является их построение по синхронному принципу, т. е. все триггеры переключаются одновременно от одного тактового импульса. Тактовые входы: для счета на увеличение СU (вывод 5) и на уменьшение СD (вывод 4) — раздельные, прямые динамические. Поэтому состояние счетчика будет изменяться по фронту тактового импульса. Направление счета (увеличение или уменьшение на единицу) определяется тем, на какой из тактовых входов (вывод 5 или 4) подается положительный перепад. В это время на другом тактовом входе следует зафиксировать высокий уровень напряжения.

Установка счетчиков в нулевые состояния осуществляется подачей на вход сброса R высокого уровня напряжения, так как вход R прямой статический.

Входы разрешения параллельной загрузки /РЕ инверсные статические, поэтому управляющим сигналом является низкий уровень напряжения. Для предварительной записи определенного числа в счетчик необходимо подать его двоичный код на входы D1. D4 (в ИЕ6 от 0 до 9, а в ИЕ7 от 0 до 15). Для этого на вход /РЕ необходимо подать низкий уровень (на входах СU и СD -высокий уровень, а на входе R — низкий). Счет начнется с записанного числа по импульсам низкого уровня, подаваемым на вход СU или СD. Информация на выходе изменяется по фронту тактового импульса. При этом на втором тактовом входе и на входе /РЕ должен быть высокий уровень, а на входе R — низкий, состояние входов D безразлично. Одновременно с каждым десятым (шестнадцатым) на входе CU импульсом на выходе /TCU , вывод 12, появляется повторяющий его выходной импульс, который может подаваться на вход CU следующего счетчика. В режиме вычитания одновременно с каждым импульсом на входе СD , переводящим счетчик в состояние 9 (15), на выходе TCD , вывод 13, появляется выходной импульс. То есть от выводов /ТСU и /ТCD берутся тактовые сигналы переноса и заема для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика. Дополнительной логики при последовательном соединении этих счетчиков не требуется: выводы /ТСU и /ТСD предыдущей микросхемы присоединяются к выводам CU и СD последующей. Однако такое соединение счетчиков ИЕ6 и ИЕ7 не полностью синхронное, т. к, тактовый импульс на последующую микросхему будет передан с двойной задержкой переключения логического элемента ТТЛ.

Входы предварительной записи /РЕ и сброса R при каскадном соединении ИС объединяются в отдельные шины.

Следовательно, счетчики можно переводить в режимы сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение или уменьшение.

4. Современный реверсивный счетчик(564ИЕ14 ЭП)

Двоично / двоичнодесятичный 4- разрядный реверсивный счетчик с предварительной установкой. Технология — КМОП 3мкм процесс.

Технические условия исполнения АЕЯР.431200.610-16 ТУ

Предназначены для применения в радиоэлектронной аппаратуре специального назначения.

Краткие основные характеристики:

Диапазон напряжений питания от 4,2 В до 15 В.

Предельное напряжение питания от -0,5 В до 18 В.

Номинальный диапазон рабочих температур от -60 °С до +125 °С.

Время задержки распространения сигнала при включении и выключении (от тактового входа к выходу разряда) <880 нс при UСС = 5,0 В, UIH = 5,0 В, UIL = 0 В, СL= 50 пФ, Т=25 °С.

Выходное напряжение низкого уровня <0,01 В при UСС = 5,0 В, UIH = 5,0 В, UIL = 0 В, Т=25 °С. Выходное напряжение высокого уровня >4,99 В при UСС = 5,0 В, UIH = 5,0 В, UIL = 0 В, Т=25°С. Предельное значение входного и выходного напряжения от -0,5 В до (UСС + 0,5) В.

Стойкость к воздействию спецфакторов по группам исполнения: 7.И1 — 3Ус, 7.И — 4Ус,

7.И — 2 х 4Ус, 7.С1 — 10 х 1Ус, 7.С4 — 1Ус, 7.К — 0,4 х 1К, 7.К4 — 0,5 х 1К, 7.И8 — 0,02 х 1Ус.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector