43517

Проектирование цифрового счетчика

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Дополнительные требования: предусмотреть управление реверсом и индикацию направления счета Теоретическая часть Счетчиком называется последовательное устройство предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. В цифровых схемах счетчики могут выполнять следующие микрооперации над кодовыми словами: 1 установка в исходное состояние запись нулевого кода; 2 запись входной информации в параллельной форме; 3 хранение информации; 4 выдача хранимой информации в параллельной форме; 5 инкремент ...

Русский

2013-11-05

454 KB

57 чел.

Министерство образования и науки  Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский Государственный Технический Университет»

Кафедра «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры»

Курсовая работа

на тему

«Проектирование цифрового счетчика»

Вариант №8

                                                                                      Выполнил: ст. гр.6-75-1

                                                                 М.О. Князев

                    Принял:

                    А.А. Бармин

Содержание:

  1.  Задание на проектирование………………………………….……….……3
  2.  Теоретическая часть………………………………………………….……4
  3.  Структурная схема триггера………………………………………………5
  4.  Проектирование цифрового счётчика……………………………………8
  5.  Вывод……………………………………………………………..……….12
  6.  Литература…………………………………………………………..…….13

     Приложение:

  1.  Схема электрическая принципиальная
  2.  Перечень элементов

  1.  Задание на проектирование:

Спроектировать цифровой синхронный счетчик при следующих исходных данных:

1.Модуль счета – 4

2.Направление счета – реверсивный

3. Тип элементов памяти – К155ТВ1

4. Тип логических элементов – И-НЕ

5. Дополнительные требования: предусмотреть управление реверсом и индикацию направления счета

Теоретическая часть

  Счетчиком называется последовательное  устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. Счетчики  так же, как и сдвиговые регистры, строятся на основе N однотипных связанных между собой разрядных схем, каждый  из которых в общем случае состоит из триггера и некоторой комбинационной схемы, предназначенной для формирования сигналов  управления триггером.

В цифровых схемах счетчики могут выполнять следующие микрооперации над кодовыми словами:

1) установка в исходное состояние (запись нулевого кода);

2) запись входной информации в параллельной форме;

3)  хранение информации;

4)  выдача хранимой информации в параллельной форме;

5)  инкремент — увеличение   хранящегося   кодового   слова   на единицу;

6)  декремент — уменьшение   хранящегося   кодового   слова   на

единицу.

Основным статическим параметром счетчика является модуль счета М, который характеризует максимальное число импульсов, после прихода которого счетчик устанавливается в исходное состояние.

Основным динамическим параметром, определяющим быстродействие счетчика, является время установления выходного кода tK, характеризующее временной интервал между моментом подачи входного сигнала и моментом установления нового кода на выходе.

Структурная схема триггера К155ТВ1

Корпус К155ТВ1 типа 201.14-2, масса не более 1 г.

Корпус ИМС К155ТВ1












Условное графическое обозначение


1 - свободный;
2 - вход R;
3-5 - входы J1-J3;
6 - выход Y2;
7 - общий;
8 - выход Y1;
9-11 - входы K1-K3;
12 - вход C;
13 - вход S;
14 - напряжение питания;

Электрические параметры

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Напряжение на антизвонном диоде

не менее -1,5 В

5

Входной ток низкого уровня
    по входам 3-5, 9-11
    по входам 2,12,13

 
не более -1,6 мА
не более -3,2 мА

6

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

7

Входной пробивной ток

не более 1 мА

8

Ток короткого замыкания

-18...-55 мА

9

Ток потребления

не более 20 мА

10

Потребляемая статическая мощность

не более 105 мВт

11

Время задержки распространения при включении

не более 40 нс

12

Время задержки распространения при выключении

не более 25 нс

13

Тактовая частота

не более 15 мГц

Зарубежные аналоги: SN7472N, SN7472J

Микросхема представляет собой один независимый тактируемый J-K триггер с установкой в 0 и 1. Считывание информации с входов J и K происходит во время положительного перепада на входе С, а на выходы она передается во время отрицательного перепада. Наличие низкого уровня на входах R и S одновременно дает неопределенное состояние на выходах. Логические уровни на J и K не должны изменяться, пока на С высокий уровень. Если соединить выводы J и K триггер будет работать как обычный счетный (делить частоту на 2).

Таблица истинности триггера К155ТВ1

Входы

Выходы

R

S

C

J

K

Q

0

1

X

X

X

1

0

1

0

X

X

X

0

1

0

0

X

X

X

Неопределённое

1

1

0

0

Q

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

Инверсия

↓ - Спад фронта

Проектирование цифрового счетчика

Модуль счёта – 4, значит, счётчик должен иметь 2 триггера

Синхронный – импульсы подаются на входы C всех микросхем

Реверсивный – нужно предусмотреть снятие сигнала с инверсного выхода предыдущего триггера и подачу его на вход разрешения E последующего при подаче на вход направления V низкого уровня сигнала

Сброс осуществляется при подаче на вход S низкого уровня при наличии на R высокого, тогда на триггере будет 0 на выходе Q (это следует из таблицы истинности триггера).

Таблица истинности счётчика

Процесс

Номер испульса

Входы

Выходы

R

E

V

Q2

Q1

Сложение

Исходное

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

2

1

1

1

1

0

3

1

1

1

1

1

4

1

1

1

0

0

Вычитание

Исходное

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

1

2

1

1

0

1

0

3

1

1

0

0

1

4

1

1

0

0

0

Сброс

X

0

X

X

0

0

Остановка

X

1

0

X

Q2

Q1

Пусть в некоторый момент времени t1 на вход R приходит сбрасывающий импульс. Схема обнуляется.  На первый триггер поступает сигнал, и он переходит в единичное состояние, при следующем импульсе первый триггер переходит в нулевое состояние, а второй в единичное и так далее.

Схема счётчика

Принцип работы счетчика:

При подаче сигнала на вход R счетчик сбрасывается на ноль, при подаче сигналов на С и при наличии на разрешающем входе E логической «1» счетчик начинает считать импульсы по порядку циклом по 4 импульса, выводя на выходах соответствующий двоичный код. Направление счёта задаёт вход V: при наличии на нём «1» счётчик считает в прямом направлении, при «0» - в обратном. Если же на вход C перестают приходить импульсы или на вход E пришёл «0» (независимо от входа C), счётчик хранит своё состояние, пока его не «сбросят», «разрешат» или не начнут «гонять».

Моделирование счётчика в программе Micro-Cap

Временная диаграмма работы счётчика

d(2) – Сигнал на входе E

d(3) – сигнал на входе C

d(4), d(8) – сигналы на выходах Q1 и Q2 соответственно

d(5) – сигнал сброса R

d(11) – сигнал направления счёта V

Из данной временной диаграммы видно, что счетчик работает правильно.

Вывод

В данной курсовой работе мы спроектировали цифровой синхронный счетчик на элементе памяти К155ТВ1 с реверсивным направлением счета и типе логического элемента И-НЕ. С помощью программы Micro-Cap построили временную диаграмму. Из временной диаграммы видно, что счетчик спроектирован верно.

Литература:

1.  Савельев  А.Я.  Прикладная теория цифровых автоматов. - М.: Высшая

школа, 1987.

2. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.

2-е  изд.,  перераб.  и  доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,

1988.- 304 с.

3. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1983.

4.  Автоматизация  проектирования  БИС. В 6 кн.: Практическое пособие.

Кн.   2.   П.В.   Савельев,   В.В.  Коняхин.  Функционально-логическое

проектирование БИС/ Под ред. Г.Г. Казеннова. - М.: Высшая шк., 1990.

Ижевск, 2011


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71488. ОСНОВЫ УНИВЕРСАЛЬНОЙ АЛГЕБРЫ 3.93 MB
  Возникшая на стыке математической логики и классической алгебры универсальная алгебра в свою очередь оказала влияние как на эти разделы математики так и на более далекие области этой науки.
71489. Изучение конструкции и анализ действующих ошибок горизонтального оптиметра 327.5 KB
  Цель работы: изучение метрологических характеристик горизонтального оптиметра; изучение схемы; получение навыков измерения; анализ действующих ошибок. Оптическая схема трубки оптиметра показана на рис. 3 показана шкала видимая в поле зрения трубки оптиметра.
71490. Изучение гониометрических методов измерения узлов 81 KB
  Цель работы: Изучение гониометрических методов измерения узлов в машиностроении. Ознакомление с конструкцией гониометра-спектрометра ГС-5 1-лампа; 2 – сетка коллиматора; 3,4- объектив коллиматора; 5,6 – объектив зрительной трубы; 7 – сетка зрительной трубы; 8 – окуляр зрительной трубы...
71491. Изучение магнитного поля в веществе и свойств ферромагнетиков 140 KB
  Собрать цепь по схеме. После проверки ее преподавателем включить в сеть и установить на экране осциллографа петлю гистерезиса нужных размеров. Ручками осциллографа – “усиление Х” и “усиление Y” произвести коррекцию петли, чтобы координаты вершин были возможно большими.
71492. Изучение законов соединения. Линейные нелинейные элементы цепи 48 KB
  Цель работы: Изучить законы соединения. Изучить линейные и нелинейные элементы цепи Изучить ВАХ элементов цепи. Освоить метод зеркального отображения. Приборы и материалы: Вольтметр, амперметр, соединительные провода, схема с линейными и нелинейными элементами.
71493. Визуализация работы программного стека при помощи Ogre3D 231.78 KB
  Целью данной работы является изучение принципа работы программного стека, а также реализация визуализации работы программного стека при помощи графического движка Ogre3D. Задачи В данной работе необходимо выполнить следующие задачи: Разработать программу на движке Ogre3D, которая визуализирует работу программного стэка.
71494. Разработка и отладка алгоритмов и программ с применением рекурсивных функций 103.5 KB
  Цель работы: Получить практические навыки в разработке алгоритмов и написании программ на языке С с применением рекурсивных функций. Оборудование: IBM – совместимый компьютер, система программирования BC3.1, MVC++ 6.00.
71495. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ ПСИХРОМЕТРА И ТОЧКИ РОСЫ 8.91 MB
  Относительная влажность воздуха φ определяется отношением парциального давления ρ водяного пара содержащегося в воздухе при данной температуре к давлению ρ0 насыщенного пара при той же температуре и выражается в процентах.Существует несколько методов измерения относительной влажности воздуха.
71496. Настройки Рабочего стола 1.18 MB
  Свернул окно программы восстановил до первоначального размера. Открыл на Рабочем столе окно Корзина Свернул его на Панель задач. открыл окно папки Мои документы; открыл окно папки Корзина; Свернул окна используя кнопку быстрого сворачивания. Открыл окно текстового процессора...