3955

Дослідження лічильників. Способи зміни коефіцієнта перерахунку лічильників

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторна робота №12 Тема: дослідження лічильників. Мета: дослідити роботу підсумовуючих та віднімаючих лічильників, розглянути способи зміни коефіцієнта перерахунку лічильників. Теоретичні відомості. Лічильниками імпульсів називають послідовнісні...

Украинкский

2012-11-10

327.12 KB

56 чел.

Лабораторна робота №12

Тема: дослідження лічильників.

Мета: дослідити роботу підсумовуючих та віднімаючих лічильників,

розглянути способи зміни коефіцієнта перерахунку лічильників.

Теоретичні відомості.

Лічильниками імпульсів називають послідовнісні цифрові пристрої, які

визначають кількість імпульсів, що поступають на їх вхід, і відображають

результат підрахунку у певному коді. Лічильники входять до складу і є

невід’ємними вузлами мікропроцесорів, мікроконтролерів, калькуляторів,

електронних годинників, таймерів, частотомірів і багатьох інших пристроїв

цифрової техніки. У мікропроцесорах та мікроконтролерах лічильники

використовуються для утворення послідовності адрес команд, підрахунку

кількості циклів виконання операцій тощо.

Найпростішим однорозрядним лічильником імпульсів можна вважати JKтригер або D-тригер, який працює у лічильному режимі (режимі Т-тригера) і

рахує вхідні імпульси за mod 2 (кожний імпульс перемикає тригер у протилежний

стан). Один тригер рахує до одного, два послідовно з’єднаних тригерів рахують

до трьох, а n тригерів – до (2n – 1) імпульсів. Результат підрахунку формується у

заданому коді, який може зберігатись у пам’яті лічильника або бути зчитаним

іншим пристроєм цифрової техніки (наприклад, дешифратором для виведення

числа на семисегментний індикатор). Лічильники характеризуються таким

параметром, як коефіцієнт (модуль) рахунку М, котрий показує максимальну

кількість імпульсів, що може бути подана на лічильник, щоб привести його до

початкового стану. Лічильник імпульсів, у якому при надходженні вхідного

імпульсу перемикаючий перепад передається від попереднього тригера

наступному, називають лічильником з послідовним переносом, а коли

перемикаючий перепад надходить на всі розряди одночасно (чи майже

одночасно) – то це лічильник з паралельним переносом.

Розглянемо двійковий лічильник з послідовним переносом. Будучи

реалізований на базі лічильного тригера, перший розряд лічильника

перемикається за кожним вхідним імпульсом. Кожний наступний розряд

лічильника отримує перемикаючий перепад (1/0 або 0/1) від попереднього

розряду – перемикаючий перепад розповсюджується уздовж тригерної ланки

лічильника послідовно.

Якщо з надходженням кожного вхідного імпульсу число в лічильнику

збільшується на одиницю (інкрементується), то такий лічильник називається

підсумовуючим або інкрементуючим. Схема підсумовуючого чотирьохрозрядного

1


двійкового лічильника імпульсів з послідовним переносом і коефіцієнтом рахунку

М = 24 = 16, зібрана у пакеті EWB, приведена на рисунку 12.1, а.

а)

б)

в)

г)

Рисунок. 12.1 – Моделювання роботи лічильників

Якщо на лічильний вхід кожного наступного тригера подавати сигнал з

прямого виходу попереднього тригера, то з надходженням кожного наступного

імпульсу на вхід лічильника число в лічильнику буде зменшуватись на одиницю

(декрементуватися), і такий лічильник називається віднімаючим або

декрементуючим (рисунок 12.1, б).

2


На рисунках 3.1, в і г приведені внутрішні структури підсхеми T_TRIG на

базі D- і JK-тригерів відповідно.

Лічильники, які здатні виконувати функції додавання і віднімання в

залежності від значення керуючого сигналу [M], називаються реверсивними.

Схема такого лічильника приведена на рисунку 12.2, а. Внутрішня структура

підсхеми LOGIC розкрита на рисунку 12.2, б, а підсхема T_TRIG може бути

зібрана за одним з варіантів, що приведені на рисунку 12.1, в, г. Підсхема LOGIC

представляє собою мультиплексор 2:1, що забезпечує керовану комутацію одного

з двох виходів попереднього Т-тригера на вхід наступного у залежності від

значення керуючого сигналу [M]. Таким чином, вхід [M] задає напрямок

рахунку – прямий (лог. 1) чи зворотний (лог. 0).

а)

б)

Рисунок 12.2 – Моделювання роботи реверсивного лічильника

Реалізація лічильників з довільним коефіцієнтом рахунку. Часто при

вирішенні деяких практичних задач виникає необхідність побудови лічильників з

довільним модулем рахунку, що відрізняється від цілого ступеня числа 2.

Наприклад, електронний секундомір, який веде відлік секунд у двійковому

коді, повинен мати коефіцієнт рахунку 60, а не 64 (26). У цьому випадку

3


застосовується метод примусового обнуління вмісту лічильнику, суть якого

полягає в тому, що із загальної кількості станів виключаються ті, значення яких

перевищують необхідний модуль рахунку М = 60. Іншими словами, дорахувавши

до необхідного значення, лічильник повинен бути очищений і почати відлік

спочатку. Отже, для вирішення поставленої задачі спочатку необхідно

спроектувати лічильник з коефіцієнтом рахунку 64 (з’єднати між собою

послідовно 6 Т-тригерів через інверсні входи), а потім за допомогою зовнішніх

елементів логіки забезпечити виконання умови його обнуління у потрібний

момент. Перетворивши число 6010 у двійковий код, отримаємо 1111002 . Тоді,

враховуючи те, що обнуління вмісту лічильника здійснюється низьким рівнем

сигналу R , стає зрозумілим, що, об’єднавши чотири старші розряди лічильника

через елемент І-НІ, ми забезпечимо вказану умову. На рисунку 12.3, а зображена

схема електронного секундоміра, а на рисунку 12.3, б – вміст підсхеми TRIG.

а

б

Рисунок 12.3 – Моделювання роботи електронного секундоміра

Ускладнимо задачу – поставимо за мету спроектувати електронний

секундомір, який відображає результат рахунку у десятковому коді за допомогою

семисегментних індикаторах. У цьому випадку необхідно або додатково

створювати перетворювач двійкового коду у двійково-десятковий, або

використати два лічильники, один з яких налаштувати на модуль рахунку 10, а

другий – на 6 (рисунок 12.4).

4


Рисунок 12.4 – Моделювання лічильника із коефіцієнтом перерахунку 10 та 6

У пакеті EWB в усіх розглянутих вище схемах підраховувані імпульси

подаються на лічильник пристроєм Function Generator, який необхідно

налаштувати наступним чином:

 форма сигналу – прямокутні імпульси

;

 частота (Frequency) – 1 Hz (одна зміна стану за секунду);

 скважність (Duty cycle) – 50%;

 амплітуда (Amplitude) – 5V.

У параметрах пристрою Logic Analyzer (логічний аналізатор) потрібно

змінити частоту аналізу, щоб часові діаграми були синхронізовані з частотою

генерації сигналу. Це можна зробити після натиску кнопки Set… підгрупи Clock,

виставивши в полі вводу Internal clock rate число 1, а в найменуванні одиниць

виміру вказавши Hz. У такий спосіб отримаємо частоту аналізу 1 Гц, яка

відповідає частоті генерації синхроімпульсів.

Завдання до лабораторної роботи

Завдання 1. Дослідити підсумовуючий лічильник.

Побудувати схему згідно рис.3.1. Увімкнути схему. Подаваючи на вхід схеми

тактові імпульси за допомогою ключа С і спостерігаючи стан виходів лічильника

за допомогою логічних пробників, побудувати часові діаграми роботи

підсумовуючого лічильника. Визначити коефіцієнт перерахунку лічильника.

Звернути увагу на числа, які формуються станами інверсних виходів лічильника.

5


Завдання 2. Дослідити віднімаючий лічильк.

Побудувати схему згідно рисунком 12.5. Увімкнути схему. Замалювати

часові діаграми роботи віднімаючого лічильника У схемі підключити входи

логічного аналізатора до інверсних входів тригерів. Увімкнути схему. Замалювати

отримані часові діаграми та порівняти їх з діаграмами, отриманими в завданні 1.

Рисунок 12.5 – Дослідження віднімаючого лічилька

Завдання 3. Дослідити лічильк зі зміненим коефіцієнтом переразунку.

Побудувати схему згідно рисунком 12.3. Увімкнути схему. Подати на вхід

схеми тактові імпульси за допомогою ключа С, спостерігаючи стан виходів

лічильника за допомогою логічних пробників, побудувати часові діаграми

лічильника та визначити коефіцієнт перерахунку.

Завдання 4. Дослідити регістр Джонсона.

Побудувати схему згідно з рисунком 12.4. Ця схема відповідає лічильному

пристрою, який називається регістром Джонсона або регістром з перехрестними

зв’язками. Увімкнути схему. Побудувати часові діаграми сигналів на 3-х виходах

тригерів. Визначити коефіцієнт перерахунку регістра Джонсона.

6


Рисунок 12.4 – Дослідження регістра Джонсона на D-тригерах

Завдання 5. Дослідити регістр Джонсона, реалізованого на JK-тригерах.

Побудувати схему згідно з рисунком 12.5. Встановити ключ S в верхнє

положення (на вхід S другого тригера подається сигнал логічної одиниці).

Увімкнути схему. Побудувати часові діаграми роботи схеми. Порівняти отримані

результати з результатами завдання 4. Установити схему в стан 000. Подати за

допомогою ключа S короткочасний імпульс на вхід S другого тригера. При цьому

схема повинна налаштуватись в стан 010. Подаючи на вхід С схеми тактові

імпульси за допомогою відповідного ключа і спостерігаючи стан виходів схеми за

допомогою логічних пробників, побудувати часові діаграми роботи пристрою.

Рис. 3.5 – Дослідження роботи регістра Джонсона на JK-тригерах

7


Повернути схему в початковий стан можливо подачею короткочасного

імпульса на вхід S другого тригера в момент, коли схема знаходиться в стані 101.

Завдання 6. Дати визначення асинхронного та синхронного лічильника.

Зробити огляд серійних мікросхем лічильників ТТЛ- та КМОН-технологій. У звіті

представити не менше п’яти мікросхем із зазначенням відповідних таблиць

істинності. Представити принципову електричну схему підсумовуючого 10розрядного лічильника, зібраного на декількох мікросхемах 4-розрядних

двійкових лічильниках. Виконати моделювання його роботи у програмі EWB.

Контрольні питання

1. Що таке лічильники імпульсів? Для чого і в яких пристроях вони можуть

використовуватись?

2. Які типи лічильників Вам відомі?

3. Як створюються лічильники з коефіцієнтом перерахунку, не кратним 2?

Привести схеми лічильників з M = 5; M = 15.

4. Що таке програмований лічильник?

5. На яких елементах побудовані лічильники?

6. Нарисуйте схему асинхронного лічильника з послідовним переносом.

7. Нарисуйте схему синхронного лічильника з паралельним переносом.

8. Синтезуйте лічильник з заданим коефіцієнтом ділення.

8



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50617. Изучение твердотельных приборов различного назначения 837 KB
  К твердотельным приборам относят полупроводниковые диоды транзисторы тиристоры варисторы генераторы Ганна оптоэлектронные приборы. Полупроводниковые диоды Полупроводниковым диодом называют прибор c одним или несколькими электрическими переходами и двумя внешними выводами. Основные типы полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды стабилитроны варикапы высокочастотные и импульсные диоды туннельные и обращенные диоды. Разновидностью выпрямительных диодов являются лавинные диоды приборы имеющие на обратной ветви вольтамперной...
50618. Тороид, намотанный на сердечник из однородного и изотропного магнетика 865 KB
  Из соображений симметрии ясно что линии вектора поля тороида представляют собой окружности центры которых расположены на оси вращения 00 тора. Поэтому при расчете поля внутри тороида в качестве контура интегрирования L удобно взять одну из таких линий с произвольным радиусом r. Тогда на основании теоремы о циркуляции вектора можно записать: 11 где N число витков в обмотке тороида все витки охватываются контуром интегрирования. 13 Анализ формулы 9 показывает что магнитное поле внутри тороида...
50620. Удельный заряд электрона и его расчет методом магнетрона 1.24 MB
  Ознакомиться с определением удельного заряда частицы методом магнетрона и определить удельный заряд электрона. Удельный заряд электрона можно определить различными методами. В данной работе для определения удельного заряда электрона используется метод магнетрона. лежит в одной плоскости с вектором скорости электрона нормальна ему и сообщает частице центростремительное ускорение.
50621. Дихотомия 177.5 KB
  Задание Минимизировать унимодальную функцию fx методом дихотомии: Пpостейшим методом минимизации функции одной пеpеменной является дихотомия деление отpезка пополам. Для успешной pеализации этого метода не тpебуется вычислять или оценивать пpоизводную функции. Обозначим через X множество точек минимума функции fx. Для унимодальной функции X=[ α β].
50622. Метод золотого сечения 122.5 KB
  Золотым сечением отрезка называется деление отрезка на две неравные части так что отношение всего отрезка к длине большей части равно отношению длины большей части к длине меньшей части отрезка. Нетрудно проверить что золотое сечение отрезка производится двумя точками x1=3b 2=0.61803b расположенными симметрично относительно середины отрезка. Замечательно здесь то что точка x1 в свою очередь производит золотое сечение отрезка x2.
50623. Метод Фибоначчи 108 KB
  Можно показать что для решения задачи одномерной минимизации оптимальным является метод Фибоначчи основанный на использовании знаменитых чисел Фибоначчи. При достаточно большом количестве итераций окончательный интервал n b n интервал неопределенности в методе золотого сечения лишь на 17 больше чем в методе Фибоначчи однако организация вычислительного процесса значительно проще. Числа Фибоначчи определяются соотношениями F 1=1; F2=2; Fn2=Fn1 F nn=123.
50624. Метод сканирования 103.5 KB
  Сравним значения функции у0=fx0 и у1=fх1=fx0h. у1 у0 произошло уменьшение значения функции. На некотором ком шаге произойдет увеличение значения функции т. у1 у0 значение функции возросло.
50625. Метод градиентного спуска 54.5 KB
  Минимизировать функцию fxy=x by expcx2 dy2 методом градиентного спуска. Методы построения таких последовательностей называются методами спуска. В этих методах элементы последовательности Xk вычисляются по формуле Xk1=Xkk Pk k=012 где Pk направление спуска; длина шага в этом направлении.