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

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

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

13613. Государство существует не для того, чтобы превращать земную жизнь в рай, а для того, чтобы помешать ей окончательно превратиться в ад 16.26 KB
  Государство существует не для того чтобы превращать земную жизнь в рай а для того чтобы помешать ей окончательно превратиться в ад. Н. Бердяев Выбранное мною высказывание посвящено проблеме роли значения и функций государства как социального института. Эта пробл...
13614. Эссе по курсу обществознания, Государство растит людей: прекрасное – хороших, противоположное – дурных 33 KB
  Государство растит людей: прекрасное хороших противоположное дурных. Сократ. Выбранное мною высказывание затрагивает вопрос о воздействии государственных порядков на формирование личностных качеств людей. В современном мире данный вопрос является крайне акту
13615. Хорошая политика не отличается от здоровой нравственности 17.51 KB
  Хорошая политика не отличается от здоровой нравственности. Г.Б. де Мабли Выбранное мною высказывание связано с проблемой соотношения политики и морали. Проблема не нова. Сочетается ли политика и мораль пытались решить многие мыслители. Особенно важен этот вопрос в ...
13616. Человек, властвуя над другими, утрачивает собственную свободу 17.91 KB
  Человек властвуя над другими утрачивает собственную свободу. Ф. Бэкон В выбранном мною высказывании речь идет о проблеме роли влияния власти на человека который ею обладает. Влияние власти на ее носителя всегда было интересно мыслителям. Особенно их интересовало ...
13617. Закон должен быть строг, а люди снисходительны 16.24 KB
  Закон должен быть строг а люди снисходительны. М. Вовенарг В выбранном мною высказывании автор обращается к проблеме сопоставления норм права и норм морали. Эти социальные регуляторы во все времена имели наибольший вес в обществе именно поэтому многие ученые и ф...
13618. Истинное равенство граждан состоит в том, чтобы все они были одинаково подчинены закону 31.5 KB
  Истинное равенство граждан состоит в том чтобы все они были одинаково подчинены закону Ж. Даламбер Выбранное мною высказывание связано с сущностью равенства людей перед законом и судом. Без обеспечения равенства в этой сфере трудно говорить об обеспечении равенств
13619. Наказание не может быть вечным, но вина пребывает вовек 17.06 KB
  Наказание не может быть вечным но вина пребывает вовек. изречение из римского права Выбранное мною высказывание посвящено проблеме правового и морального наказания за правонарушение. С тех самых пор как только человек впервые преступил негласную норму морали бы
13620. Сократ. Я считаю обязательным для каждого беспрекословно и неуклонно повиноваться законам 15.85 KB
  Я считаю обязательным для каждого беспрекословно и неуклонно повиноваться законам. Сократ В выбранном мною высказывании автор затрагивает проблему сущности закона. Эта проблема актуальна во все времена так как закон регулирует общественную жизнь делая ее более
13621. Истинное равенство граждан состоит в том, чтобы все они одинаково были подчинены закону 16.37 KB
  Истинное равенство граждан состоит в том чтобы все они одинаково были подчинены закону. Ж. ДАламбер Выбранное мною высказывание посвящено проблеме верховенства права как основного критерия правового государства. Эта проблема в наше время актуальна как никогда.