ID: 1044

Название работы: Счётчики. Синхронный счётчик на D-триггерах и К=10

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Описание: Синхронный счётчик на D-триггерах и К=10. Синхронный счётчик на JK-триггерах и К=10. Создание субблока счётчика. Счётчик с Ксч=100 на D- и JK- триггерах. Овладение методом синтеза синхронных счетчиков, анализ работоспособности проектируемых схем.

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-01-06

Размер файла: 341 KB

Работу скачали: 331 чел.

Минобрнауки России

Федеральное Государственное Бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Московский государственный университет
приборостроения и информатики”

Отчёт по лабораторной работе №5

На тему:

«Счётчики»

Содержание

1.  Формулировка задания
2.  Синхронный счётчик на JK-триггерах и К=10
3.  Синхронный счётчик на D-триггерах и К=10
4.  Создание субблока счётчика
5.  Счётчик с Ксч=100 на D- и JK- триггерах
6.  Общий вывод
7.  Список используемой литературы

1.Формулировка задания

Вариант №11:

1.1 Цель работы: овладеть методом синтеза синхронных счетчиков; приобрести практические навыки анализа работоспособности проектируемых схем.

1.2 Задание:

1.  Создать и проверить десятичную декаду (0,1,2,3,4,5,6,7,12,13) на        JK-триггерах.
2.  Создать и проверить десятичную декаду (0,1,2,3,4,5,6,7,12,13) на         D-триггерах.
3.  Создать дешифратор для пункта п.1 и п.2.
4.  Из схем п.1 и п.2 создать субблоки
5.  Два блока включить последовательно, чтобы получить счётчик с   Ксч=100

2. Синхронный счётчик на JK-триггерах и К=10.

Определение №1: Счетчиком называют схему, предназначенную для хранения числа и позволяющую увеличивать (уменьшать) это число на единицу или заданную константу. Счетчик часто имеет цепи предварительной установки заданной величины, в частности нуля. Число разрешенных устойчивых состояний счетчика называют его коэффициентом счета K.

1) Определим число триггеров, необходимых для составления счётчика по формуле n=]logK[.Согласно представленной формуле, необходимо 4 триггера. Таблица переходов одного разряда двоично–десятичного счетчика в коде 2421 представлена колонками 1–8 табл. 2. Для составления функций возбуждения каждого триггера десятичного разряда счетчика на JK–триггерах воспользуемся таблицей входов JK–триггера (табл. 1).

Таблица 1

Qt  Qt+1	J  К
0   0	0   –
0   1	1 –
1   0	– 1
1   1	–   0

Таблица 2
Таблица функций возбуждения триггеров счетчика
Десятичная цифра	Номер  набора	Выходы триггеров								Функции возбуждения JK–триггеров
				Старые значения				Новые значения				Т4		Т3		Т2		Т1
				Q4	Q3	Q2	Q1	Q4	Q3	Q2	Q1	J4	K4	J3	K3	J2	K2	J1	K1
				1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	-	0	-	0	-	1	-
1	1	0	0	0	1	0	0	1	0	0	-	0	-	1	-	-	1
2	2	0	0	1	0	0	0	1	1	0	-	0	-	-	0	1	-
3	3	0	0	1	1	0	1	0	0	0	-	1	-	-	1	-	1
4	4	0	1	0	0	0	1	0	1	0	-	-	0	0	-	1	-
5	5	0	1	0	1	0	1	1	0	0	-	-	0	1	-	-	1
6	6	0	1	1	0	0	1	1	1	0	-	-	0	-	0	1	-
7	7	0	1	1	1	1	1	0	0	1	-	-	0	-	1	-	1
8	12	1	1	0	0	1	1	0	1	-	0	-	0	0	-	1	-
9	13	1	1	0	1	0	0	0	0	-	1	-	1	0	-	-	1

Для получения минимальных дизъюнктивных нормальных форм функций возбуждения триггеров занесем эти функции на карты Карно,которые приведены в таблице 3.

Таблица 3

J1							K1
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	1	-	-	1			00	–	1	1	–
01	1	-	-	1			01	-	1	1	-
11	1	-	*	*			11	–	1	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

J2							K2
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	1	-	-			00	-	-	1	0
01	0	1	-	-			01	-	-	1	0
11	0	0	*	*			11	-	-	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

J3							K3
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	1	0			00	-	-	-	-
01	-	-	-	-			01	0	0	0	0
11	-	-	*	*			11	0	1	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

Таблица 3(продолжение)

J4							K4
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	0			00	-	-	-	-
01	0	0	1	0			01	-	-	-	-
11	-	-	*	*			11	0	1	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

После минимизации функций, получим формулы функций J1-J4,K1-K4:

2) На основе полученных функций составим схему счетчика на JK-триггерах

Рисунок 1 «Счетчик на JK-триггерах»

Рисунок 2 «Временная диаграмма счётчика на JK-триггерах»

3.Синхронный счётчик на D-триггерах и К=10.

1)На основе синтеза, приведенный в пункте 2. «Синхронный счётчик на JK-триггерах и К=10» ,спроектируем заданный счётчик на D-триггерах. Число триггеров остаётся тем же. Запишем таблицу переходов D-триггера(табл. 4)

Таблица 4

Qt  Qt+1						D
0   0						0
0   1						1
1   0						0
1   1						1
Таблица 5
Таблица функций возбуждения триггеров счетчика
Десятичная цифра		Номер  набора	Выходы триггеров											Функции возбуждения D–триггеров
						Старые значения					Новые значения						Т4	Т3	Т2	Т1
						Q4	Q3	Q2		Q1	Q4	Q3	Q2			Q1	D4	D3	D2	D1
						1	2	3		4	5	6	7			8	9	10	11	12
0		0	0	0	0		0	0	0	0			1	0	0	0	1
1		1	0	0	0		1	0	0	1			0	0	0	1	0
2		2	0	0	1		0	0	0	1			1	0	0	1	1
3		3	0	0	1		1	0	1	0			0	0	1	0	0
4		4	0	1	0		0	0	1	0			1	0	1	0	1
5		5	0	1	0		1	0	1	1			0	0	1	1	0
6		6	0	1	1		0	0	1	1			1	0	1	1	1
7		7	0	1	1		1	1	1	0			0	1	1	0	0
8		12	1	1	0		0	1	1	0			1	1	1	0	1
9		13	1	1	0		1	0	0	0			0	0	0	0	0

2)Согласно таблице 5 составим карты Карно и минимизируем функции D1-D4

Таблица 6

Счетчик на D–триггерах
D1							D2
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	1	0	0	1			00	0	1	0	1
01	1	0	0	1			01	0	1	0	1
11	1	0	*	*			11	0	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*
D3							D4
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	1	0			00	0	0	0	0
01	1	1	1	1			01	0	0	1	0
11	1	0	*	*			11	1	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

3) На основе полученных формул составим схему счётчика

Рисунок 3 «Счётчик на D-триггерах»

Рисунок 4 «Временная диаграмма счётчика на D-триггерах»

4.Дешифратор десятичного кода DC 4→10.

Данный дешифратор получается неполным, так как у него 4 входа и 10 выходов (у полного дешифратора при четырех входах будет 24 = 16 выходов). Учет того, что в коде используются не все 16 возможных наборов, а только 10, позволяет упростить схему дешифратора. Составим таблицу истинности для данного дешифратора.

Таблица 7

№	Q4	Q3	Q2	Q1	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9
0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
2	0	0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
3	0	0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0	0
4	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0	0
5	0	1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0	0	0
6	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
7	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0
8	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0
9	1	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1

Минимизируем функции y0-y9 ,используя карты Карно.

Таблица 7.1							Таблица 7.2
Карта Карно Y0							Карта Карно Y1
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	1	0	0	0			00	0	1	0	0
01	0	0	0	0			01	0	0	0	0
11	0	0	*	*			11	0	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

Таблица 7.3							Таблица 7.4
Карта Карно Y2							Карта Карно Y3
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	1			00	0	0	1	0
01	0	0	0	0			01	0	0	0	0
11	0	0	*	*			11	0	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

Таблица 7.5							Таблица 7.6
Карта Карно Y4							Карта Карно Y5
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	0			00	0	0	0	0
01	1	0	0	0			01	0	1	0	0
11	0	0	*	*			11	0	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

Таблица 7.7							Таблица 7.8
Карта Карно Y6							Карта Карно Y7
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	0			00	0	0	0	0
01	0	0	0	1			01	0	0	1	0
11	0	0	*	*			11	0	0	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

Таблица 7.9							Таблица 7.10
Карта Карно Y8							Карта Карно Y9
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10			Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	0			00	0	0	0	0
01	0	0	0	0			01	0	0	0	0
11	1	0	*	*			11	0	1	*	*
10	*	*	*	*			10	*	*	*	*

В результате минимизации получаем

;;;;;;;;;

Составим схему дешифратора с помощью минимизированных функций:

Рисунок 5 «Дешифратор  DC 4→10»

Рисунок 6 «Временная диаграмма дешифратора»

Сложность схемы С=61,Время формирования сигнала T=4tз

4.Создание субблока счётчика.

В каждом десятичном разряде при переходе из состояния 9 в состояние 0 необходимо вырабатывать сигнал переноса в следующий разряд (для возможности каскадирования счётчиков).Для этого, объединим конституенту единицы 13-ого набора с запрещенными комбинациями счётчика(в таблице 8 приведён пример для JK-триггера, пример для D-триггера аналогичен):

Таблица 8
Q2Q1 Q4Q3	00	01	11	10
00	0	0	0	0
01	0	0	0	0
11	0	1	*	*
10	*	*	*	*

Полученная схема с переносом представлена на рисунке 1.

Для того, чтобы создать субблок в среде Electronics Workbench , необходимо:

1.Выделить схему, которую вы хотите объединить в субблок (схема не должна содержать такие блоки, как Word Generator и Logic Analyzer)

2.На панели меню ,в разделе Circuit воспользоваться функцией Create Subcircuit

3.В появившемся меню необходимо дать название субблоку и нажать на кнопку Copy from Circuit.

4.Полученный субблок можно использовать для дальнейшего проектирования

Рисунок 7 «Субблок счётчика»

На рис.7 представлен субблок счётчика, где С – вход для синхросигнала, R’ – вход для установки нуля, S’ – вход для установки единицы.Q1-Q4 – информационные выходы, Ci – переход.

5.Счётчик с Ксч=100 на D- и JK- триггерах.

Чтобы увеличить Ксч счётчика необходимо совместить вход для синхросигнала второго счётчика с выходом переноса первого счётчика. Полученная схема представлена на рисунке 8:

Рисунок 8 «Счётчик Ксч=100»

Рисунок 9 «Временная диаграмма Ксч=100»

6.Общий вывод:

После выполнения данной лабораторной работы, я овладел методом синтеза синхронных счетчиков; приобрел практические навыки анализа работоспособности проектируемых схем, а также навыки построения дешифраторов десятичного кода.

7.Список используемой литературы

1.  Лекции по курсу «Схемотехника»,Федоров В.Н.
2.  лабораторный практикум по курсу «Схемотехника ЭВМ»: Учебно–методическое пособие по выполнению лабораторных работ  М.: МГУПИ, 2012. Федоров В.Н.