СЧЕТЧИКИ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ПОРЯДКОМ СЧЕТА

Необходимость в таких устройствах возникает при проектировании автоматов для выдачи отдельных сигналов включения и выключения устройств в определенной последовательности.

Рассмотрим построение такого счётчика на JK-триггерах [4]. Задана последовательность выходных состояний счётчика:

«000», «001», «011», «010», «110», «111», «101», «100».

Это код Грея (при переходе от одного состояния к другому меняется только один разряд).

1. Составим таблицу последовательности выходных сигналов:

Таблица 4

Выход	Исходное состояние

Эта последовательность имеет восемь устойчивых неповторяющихся состояний. Для построения такого счётчика необходимо 3 триггера . По условию это JK-триггер.

2. Построим таблицу переходов счётчика

Таблица 5

3. Составим таблицу управляющих сигналов, соответствующих необходимым переходам счетчика.

Таблица 6

			1 триггер	2 триггер	3 триггер

4. Осуществим минимизацию каждого из входных сигналов триггеров. При этом «» можно доопределять «0» или «1» исходя из целесообразности минимизации.

Рис. 18. Карты Карно для минимизации функций возбуждения JK-триггеров счетчика с произвольным порядком счета

Аналогично:

5. Реализуем минимизированные функции возбуждения триггеров на элементах «И», «ИЛИ», «НЕ» и построим схему счетчика в коде Грея (рис. 19).

Рис.19. Счетчик с произвольным порядком счета, реализованный на JK-триггерах

Аналогично можно построить счетчик в коде Грея на D-триггерах. Первые два этапа выглядят точно также. На третьем этапе составляем таблицу управляющих сигналов (функций возбуждения для входов D) [4].

Таблица 7

4. Минимизируем функции возбуждения триггеров

Рис. 20. Карты Карно для минимизации функций возбуждения D-триггеров счетчика с произвольным порядком счета

Рис.21. Счетчик с произвольным порядком счета, реализованный на D-триггерах

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Постройте синхронный счетчик с указанным в таблице вариантов модулем на JK-триггерах, промоделируйте его работу в программе ModelSim и проведите практическую реализацию и испытания на лабораторном стенде ЛСЦ-002.

Таблица 8

2. Постройте асинхронный счетчик с указанным в табл. 8 модулем на JK-триггерах, промоделируйте его работу в программе ModelSim и проведите практическую реализацию и испытания на лабораторном стенде ЛСЦ-002.

3. Постройте несколько вариантов схем распределителя импульсов, имеющего две выходные последовательности в соответствии с табл. 9 и проведите их практическую реализацию, сравнение и испытания на лабораторном стенде ЛСЦ-002.

Таблица 9

Вариант	Диаграмма		Вариант	Диаграмма

3. Постройте несколько вариантов схем реверсивного счетчика с произвольным порядком счета по модулю М. Варианты заданий указаны в табл. 10. Проведите практическую реализацию, сравнение и испытания полученных схем на лабораторном стенде. Счетчик необходимо реализовать как комбинационную схему с обратными связями и как автомат с элементами памяти в виде RS-триггеров на элементах «2И-НЕ». Для проектируемого счетчика следует считать активным передний фронт сигнала С (то есть переход из «0» в «1»)

Таблица 10

4. Проведите описание и реализацию указанного выше реверсивного счетчика с использованием редактора StateCAD пакета WebPACK ISE с последующим испытанием на лабораторном стенде ЛСЦ-002.

5. Оцените сложность различных вариантов реализации счетчика.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите признаки, по которым осуществляется классификация счетчиков.

2. Назовите характерные операции, которые выполняются счетчиками в процессе работы.

3. Дайте определение модуля счета.

4. Приведите режимы работы счетчиков. Поясните, для чего может использоваться каждый из этих режимов.

5. Дайте определение двоичного счетчика.

6. Приведите структурную схему суммирующего асинхронного счетчика с последовательным переносом и поясните принципы его функционирования.

7. Приведите структурную схему вычитающего асинхронного счетчика с последовательным переносом и поясните принципы его функционирования.

8. Приведите структурную схему реверсивного асинхронного счетчика с последовательным переносом и поясните принципы его функционирования.

9. Приведите структурную схему счетчика с групповой структурой и поясните принципы его функционирования.

10. Приведите основные принципы построения счетчиков с произвольным модулем.

11. Каким образом можно обеспечить самовосстановление счетчика после сбоя.

12. Каким преимуществом обладает схема счетчика с произвольным модулем, построенная по методу управляемого сброса.

13. Приведите основные принципы построения счетчиков в коде «1 из N».

14. Приведите примеры использования счетчиков в коде «1 из N».

15. Приведите основные принципы построения счетчиков в коде Джонсона.

16. Приведите основные принципы построения счетчиков с произвольным порядком счета.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 800 с.: ил.

2. Точчи Р. Дж., Уидмер Н. С. Цифровые системы. Теория и практика, 8-е издание.: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. – 1024 с.: ил.

3. Лобанов В.И. Азбука разработчика цифровых устройств. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. – 192 с.: ил.

4. Левинзон С.В., Коновалов В.Н. Основы цифровой электроники. Методическое пособие для проведения практических занятий по курсу «Электротехника и электроника» – Калуга: КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. – 52 с.: ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ДВОИЧНЫЕ СЧЕТЧИКИ. ВВЕДЕНИЕ………..……………………3

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………….…………….4

1.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СЧЕТЧИКАХ………………….4

1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ СЧЕТЧИКОВ…………………………..4

1.3. ДВОИЧНЫЕ СЧЕТЧИКИ………………………………..……5

1.4. СЧЕТЧИКИ С ГРУППОВОЙ СТРУКТУРОЙ………..…….10

1.5. ДВОИЧНО-КОДИРОВАННЫЕ СЧЕТЧИКИ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ МОДУЛЕМ…………………………………...……………13

1.5.1. ПОСТРОЕНИЕ СЧЕТЧИКА МЕТОДОМ МОДИФИКАЦИИ МЕЖРАЗРЯДНЫХ СВЯЗЕЙ……….……………………………14

1.5.2. ПОСТРОЕНИЕ СЧЕТЧИКА МЕТОДОМ УПРАВЛЯЕМОГО СБРОСА…………………………………………………………18

1.6. СЧЕТЧИКИ С НЕДВОИЧНЫМ КОДИРОВАНИЕМ……..20

1.6.1. СЧЕТЧИКИ В КОДЕ ГРЕЯ…………….……………….20

1.6.2. СЧЁТЧИКИ В КОДЕ «1 ИЗ N»…………..……………..23

1.6.3. СЧЁТЧИКИ В КОДЕ «1 ИЗ N» НА ОСНОВЕ КОЛЬЦЕВЫХ РЕГИСТРОВ……………………………………..………………..24

1.6.4. СЧЁТЧИКИ В КОДЕ «1 ИЗ N» НА ОСНОВЕ СЧЁТЧИКОВ ДЖОНСОНА………………………………………………………27

1.7. СЧЕТЧИКИ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ ПОРЯДКОМ СЧЕТА….33

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………….………………..39

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……………………………………..42

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………....43

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: