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

69052. Язык OWL (Web Ontology Language) 563 KB
  Язык онтологий для Web – OWL (Web Ontology Language), так же как RDF и RDFS разработан для описания данных и метаданных, а также отношений между ними и предназначен для использования в компьютерной обработке данных семантического Web.
69053. Общие компоненты технологии XML 176 KB
  Содержание документа на бумаге может быть сугубо текстовым, а также содержать изображения. Если документ представлен в электронном виде, он может содержать и мультимедийные данные, а также ссылки на другие документы. Хотя содержимое разных документов различно, их можно классифицировать по типам...
69054. Объявление типа документа 134 KB
  Определение типа документа DTD (Document Type Definition) является той основой, на которой создаются документы XML. DTD представляет собой набор правил, определяющий инструкции, которые могут быть переданы анализатору (parser) для обработки им этого документа.
69055. Формирование описания документа с помощью схем 271 KB
  Элемент age может быть проверен на принадлежность его содержимого заданному типу (PCDATA), поэтому содержимое обоих дескрипторов будет считаться правильным, т.е. при использовании DTD нельзя осуществить проверку как на соответствии определенному типу данных...
69056. Объявление атрибутов в схеме XML 187 KB
  Объявление атрибута обеспечивает локальную проверку значений атрибута, а также задание значения по умолчанию или фиксированного значения. Объявление атрибута выполняется с помощью элемента attribute, имеющего следующий формат...
69057. Обработка документов XML. Вспомогательные языки XML. Язык XPath 406 KB
  Язык XML предоставляет многообразные, гибкие и эффективные возможности описания структуры данных. Однако он не обеспечивает средств для навигации в документе и поиска компонент структурированных данных внутри документа, например, для поиска наименований книг по фамилии автора.
69058. Выражения пути в XPath 287 KB
  Одна из важнейших функций XPath – это выбор множеств узлов в документе. Особый вид выражений XPath, называемый выражениями пути (path expressions), позволяет выбирать в документе множество узлов в соответствии заданными критериями.
69059. Вспомогательные языки XML. Обработка документов XML 267.5 KB
  Стандартизованный набор элементов и атрибутов HTML позволяет создавать программы просмотра (Web-браузеры) и графические редакторы документов HTML, пригодные для обработки любого документа HTML.
69060. Языки XSLT. Связывание документов XML с таблицами стилей 300.5 KB
  Наиболее простым способом форматированного вывода документов XML в Web-браузерах является связывание документа XML с внешними таблицами стилей. Для такого связывания в спецификации W3 «Связывание таблиц стилей с документами XML (Associating Style Sheets with XML documents)»...