1044

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

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

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.

Русский

2013-01-06

341 KB

349 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

JKтриггеров

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

Dтриггеров

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.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

55805. Зображення людини в русі. Різні художні техніки як засіб передачі руху людської фігури 610 KB
  Тема уроку з образотворчого мистецтва: Зображення людини в русі. Обладнання уроку: музичні записи навчальні роботи з методичного фонду магнітна дошка з рухомими моделями людських фігур таблиця пропорцій тіла людини репродукції зображень мистецьких творів...
55806. РУХ КРОВІ ПО СУДИНАХ 61.5 KB
  Мета уроку: обговорити з учнями можливі причини руху крові по судинах і зміни тиску крові; навчити вимірювати частоту пульсу і артеріальний тиск в стані спокою і після фізичного навантаження.
55807. ЦЕЛИТЕЛЬНАЯ СИЛА РУК ЧЕЛОВЕКА 132 KB
  Слайд-шоу Слово мудра в переводе с санскрита это особое положение рук и пальцев рук по строго определённым канонам законам. Мудра Раковина Эта мудра полезна при любых заболеваниях горла гортани а также охриплости голоса.
55809. ТВЕРЖДЕНИЕ ЯРОСЛАВА. РАСЦВЕТ РУСИ 70 KB
  ЦЕЛЬ: рассмотреть внешнюю и внутреннею политику Ярослава Мудрого раскрыть её противоречия: рассмотреть изменения произошедшие в государстве в период его правления; установить хронологическую последовательность событий...
55810. КУЛЬТУРА КИЇВСЬКОЇ РУСІ КІНЦЯ Х – ПОЧАТКУ ХІ СТ 87.5 KB
  Мета: дати уявлення про розвиток писемності та рівень освіченості населення Київської Русі; ознайомити з найвизначнішими памятками цього періоду; охарактеризувати розвиток мистецтва...
55811. Київська Русь за Ярославичів 37.5 KB
  Мета: зясувати яким було становище держави за часів Ярославичів;чому точилася боротьба Ярославичів за Київський стіл чи перебувала Київська Русь на межі феодальної роздробленості визначити з якою метою збиралися зїзди князів та які рішення приймалися; розвивати логічне та історичне мислення школярів; виховувати в учнів інтерес до історії своєї держави. Очікувані результати: учні зможуть: характеризувати становище держави за часів Ярославичів пояснити причини боротьби князів за Київський стіл називати мету та рішення князівських...
55812. Княжа Русь-Україна в літописних оповіданнях 89.5 KB
  А чиїми літературноісторичними дорогами ми будемо мандрувати ви скажете нам самі розгадавши ключове слово нашого кросворду а допоможуть вам знання які ви здобули на уроках історії та української літератури з тем Княжа Русь Україна...
55813. Повторювально - узагальнюючий урок з теми «Княжа Русь-Україна» 46 KB
  Запитання Хто автор Повісті минулих літ Хто княжив у Києві до приходу Олега Хто прибив щит на воротах Константинополя З якої династії походив князь Ігор Назвіть імя князя який загинув від рук древлян. Який князь загинув у боротьбі з печенігами Хто і коли запровадив християнство на Русі Як називається перший збірник законів на Русі Хто його автор Хто і коли остаточно розгромив печенігів Як називався перший камяний храм Київської Русі Назвіть імя доньки князя Ярослава Мудрого яка стала королевою Франції....