36864

Исследование недвоичных счетчиков

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

При построении счетчиков с дешифратором состояния наиболее целесообразно использовать счетчики интегрального состояния например 74191 см. Счетчик с дешифратором состояния. D; счетный вход ─ CLK; вход направления счета ─ U – суммирование активен высоким уровнем ─ D вычитание активен низким уровнем; вход управления предварительной установкой ─ LOD; выход переноса ─ RCO выход дешифратора состояния активен низким уровнем при достижении последнего состояния счетчика. При выполнении этой части работы необходимо снимать временные диаграммы...

Русский

2013-09-23

72.5 KB

12 чел.

Лабораторная работа №6

Исследование недвоичных счетчиков.

Цель лабораторной работы: исследовать основные способы построения недвоичных счетчиков.

Необходимое оборудование: персональная ЭВМ с установленным программным пакетом EWB.

Задание: снять временные диаграммы, определить таблицы состояний и особенности работы счетчиков.

Порядок выполнения: включить персональную ЭВМ, запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете.

Оформление отчета. По каждой лабораторной работе каждым студентом должен быть представлен отчет в виде печатного или рукописного документа. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы, цель работы, программа работы с указанием всех необходимых экспериментов, полученных результатов их объяснения и выводов.

Программа работы.

  1.  На рабочем столе собрать логическую схему исследуемого счетчика.
  2.  Выполнить настройку измерительной аппаратуры.
  3.  Провести эксперименты и описать их.
  4.  Используя возможности пакета получить твердые копии графиков экспериментов, сделать выводы.
  5.  Оформить отчет.

В процессе выполнения лабораторной работы студенты должны рассмотреть построения недвоичных счетчиков по способу введения обратных связей для ликвидации избыточных состояний и по способу использования дешифратора состояний.

Для анализа первого способа нужно рассмотреть построение счетчиков с коэффициентами пересчета 3 и 5, схемы экспериментов приведены соответственно на рис 1 и рис 2.

При построении указанных счетчиков необходимо использовать универсальные JK триггеры (микросхемы 7472). Схема соединений рассмотрена в лекциях.

При исследовании указанных счетчиков по снятым временным диаграммам построить таблицы состояний, определить коэффициенты пересчета и выполнить оценку быстродействия.

При построении счетчиков с дешифратором состояния наиболее целесообразно использовать счетчики интегрального состояния, например 74191 (см. рис. 3).

Рис. 3. Счетчик с дешифратором состояния.

Эта микросхема является двоичным четырехразрядным реверсивным счетчиком с предварительной установкой. Она имеет: выходы ─ QA, QB, QC, QD; входы предварительной установки ─ A, B. C. D; счетный вход ─ CLK; вход направления счета ─ U – суммирование (активен высоким уровнем), ─ D - вычитание (активен низким уровнем); вход управления предварительной установкой ─ LOAD; выход переноса ─ RCO, выход дешифратора состояния, активен низким уровнем при достижении последнего состояния счетчика.

При выполнении этой части работы необходимо снимать временные диаграммы при различных состояниях входов предварительной установки и по временным диаграммам определять коэффициенты пересчета.                                                                                     

На рис.4 показан пример временной диаграммы работы рассматриваемого счетчика при предварительной загрузке числа пять. На диаграмме показаны: счетный сигнал ─ CLK, выходы ─ A, B, C, D, MAX/MIN. Сигнал RCO не виден из-за кратковременности, но об изменении состояния счетчика можно судить по сигналу MAX/MIN. Счетчик работает в режиме вычитания. В момент времени счетчик достигает конечного нулевого состояния, это сопровождается формированием низкого уровня сигнала RCO и высокого уровня сигнала MAX/MIN. По спаду сигнала CLK происходит предварительная загрузка и выходы счетчика приобретают состояния A = 1, B = 0, C = 1, D = 0, что соответствует пятерке (это начальное состояние). Далее идет счет в соответствии с приходом счетных сигналов. В момент t3 начинается новый цикл. Если между моментами t2 и t3 посчитать количество счетных сигналов то получиться 5, то есть коэффициент пересчета у полученного счетчика Ксч = 5.

Теоретические пояснения.

Все счетчики в цифровой технике строятся с использованием счетных триггеров. При этом коэффициент пересчета определяется количеством триггеров Ксч = 2n, где n ─ количество триггеров. Но и в случае когда коэффициент пересчета не кратен 2 для построения счетчиков используют триггеры. Количество триггеров определяют соотношением n = {log10 (Ксч)}. Фигурные скобки обозначают, что берется ближайшее большее целое. Так log10 (10) ≈ 3,3, следовательно, n = 4. но счетчик построенный из четырех триггеров имеет Ксч = 16. Получаем, что шесть состояний избыточны, и их необходимо ликвидировать какими-либо схемотехническими решениями. Обычно в качестве таких решений используют либо введение обратных связей, либо добавление в счетчик дешифратора состояния. На примере построения счетчиков с Ксч = 3 и Ксч = 5 показано построение недвоичных счетчиков с введением обратных связей.

На примере использования микросхемы 74191необходимо исследовать возможность построения недвоичных счетчиков с дешифратором состояния. В микросхему встроен дешифратор состояния определяющий последнее состояние счетчика. При достижении последнего состояния на выходе RCO появляется импульс низкого уровня длительностью равной длительности счетного сигнала. Параллельная загрузка выполняется по низкому уровню сигнала на входе LOAD. Если выход RCO соединить со входом LOAD, то по достижении последнего состояния счетчика в него будет загружаться начальное состояние счетчика отличное от нулевого и следовательно коэффициент пересчета измениться.

Контрольные вопросы.

  1.  Что такое недвоичный счетчик?
  2.  как определить количество триггеров необходимое для построения счетчика?
  3.  Что такое обратная связь?
  4.  Что такое предварительная загрузка?
  5.  Что такое дешифратор состояния?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10181. Изготовление орудий труда и накопление знаний о природных веществах в каменном веке. Значение использование огня в первобытном обществе 46 KB
  Изготовление орудий труда и накопление знаний о природных веществах в каменном веке. Значение использование огня в первобытном обществе. Человек и техника появились одновременно еще в каменном веке 2 млн лет конец 4го тысячелетия до н.э.. Первыми орудиями труда сознат
10182. Техника бронзового века. Изобретение и использование плуга, колеса, паруса 35.5 KB
  Техника бронзового века. Изобретение и использование плуга колеса паруса. Следующим этапом в развитии техники стало овладение человека металлом в качестве основного сырья для производства орудий. Люди постоянно использующие огонь не могли не заметить что прокалива
10183. Развитие технических знаний в Древней Греции. Архимед и становление инженерной механики 35.5 KB
  Развитие технических знаний в Древней Греции. Архимед и становление инженерной механики В период железного века достаточно много изобретений появилось в Древней Греции Среди ученых античности серьезно занимавшихся механикой особое место принадлежит Архимеду...
10184. Развитие техники в средние века. Создание доменной печи, часового механизма, печатного станка 41 KB
  Развитие техники в средние века. Создание доменной печи часового механизма печатного станка Период средневековья длившейся с V по первую половину XV в. оказался в целом благоприятным для технического развития что имеет свое объяснение. В 476 г. н.э. под напором варваров ...
10185. Техническая мысль эпохи Возрождения. Изобретения и инженерная деятельность Леонардо да Винчи 34.5 KB
  Техническая мысль эпохи Возрождения. Изобретения и инженерная деятельность Леонардо да Винчи Гениальным ученым-изобретателем эпохи Возрождения был Леонардо да Винчи 1452-1519 гг.. Он являлся незаконнорожденным сыном нотариуса. Когда Леонардо исполнилось 15 лет отец устр...
10186. Техника XVII - XVIII вв. Создание и использование паровой машины 43.5 KB
  Техника XVII-XVIII вв. Создание и использование паровой машины На протяжении практически всего XVII в. главным источником энергии оставался водяной двигатель. О его потенциальных возможностях свидетельствует крупнейшая гидротехническая установка сооруженная на реке Сена
10187. Трудовая биография и изобретательская деятельность И.И. Ползунова 33.5 KB
  Трудовая биография и изобретательская деятельность И. И. Ползунова Первый в мире универсальный паровой двигатель изобрел русский механик И. И. Ползунов 1728-1766 гг.. Он родился в Екатеринбурге в семье рядового солдата. Окончив горнозаводскую школу. Ползунов стал трудитьс
10188. Стефенсон Д. - основатель мирового локомотивостроения и железнодорожного дела 32 KB
  Д. Стефенсон основатель мирового локомотивостроения и железнодорожного дела Основоположником железнодорожного транспорта принято считать английскою инженера Джорджа Стефенсона 1781-1848 гг.. Он родился в семье потомственных рабочих угольных копи Ньюкасла где и сам на...
10189. Механики Черепановы и их роль в создании первого российского паровоза 34 KB
  Механики Черепановы и их роль в создании первого российского паровоза Первый российский паровоз был создан отцом и сыном Черепановыми Ефимом Алексеевичем 1774-1842 гг. и Мироном Ефимовичем 1803-1849 гг.. Они происходили из крепостных крестьян Выйского завода на Урале. Отец