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

45 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

22118. Абстрактный синтез конечных автоматов 25.5 KB
  Составить аналогичную таблицу описывающую работу конечного автомата не представляется возможным т. множество допустимых входных слов автомата вообще говоря бесконечно. Мы рассмотрим один из возможных способов формального задания автоматов а именно задание автомата на языке регулярных событий. Представление событий в автоматах.
22119. Операции в алгебре событий 24.5 KB
  Дизъюнкцией событий S1 S2 Sk называют событие S = S1vS2vvSk состоящее из всех слов входящих в события S1 S2 Sk. Произведением событий S1 S2 Sk называется событие S = S1 S2 Sk состоящее из всех слов полученных приписыванием к каждому слову события S1 каждого слова события S2 затем слова события S3 и т. слова входящие в события S1S2 и S2S1 различны: т. Итерацией события S называется событие{S} состоящее из пустого слова e и всех слов вида S SS SSS и т.
22120. Система основных событий 28.5 KB
  Событие состоящее из всех слов входного алфавита всеобщее событие. F = {x1 v x2 v v xm} Событие содержащее все слова оканчивающиеся буквой xi. Событие содержащее все слова оканчивающиеся отрезком слова l1 S = F l1 Событие содержащее все слова начинающиеся с отрезка слова l1и оканчивающиеся на l2: S = l1 F l2 Событие содержащее только однобуквенные слова входного алфавита S = x1 v x2 v v xm Событие содержащее только двухбуквенные слова входного алфавита S = x1 v x2 v v xm x1 v x2 v v xm Событие содержащее все...
22121. Генетические основы эволюции 118.5 KB
  Комбинативная изменчивость – изменчивость в основе которой лежит образование комбинаций генов которых не было у родителей. Комбинативная изменчивость обуславливается следующими процессами: независимым расхождением гомологичных хромосом в мейозе; случайным сочетанием хромосом при оплодотворении; рекомбинацией генов в результате кроссинговера. Частота мутаций не одинакова для разных генов и для разных организмов. Поскольку генов в каждой гамете много например у человека в геноме содержится около 30 тысяч генов то в каждом поколении около...
22122. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФАКТОРЫ ЭВОЛЮЦИИ 88 KB
  Тогда частота аллеля b в популяции будет медленно но неуклонно возрастать в каждом поколении на одну десятитысячную если этому возрастанию не будут препятствовать или способствовать другие факторы эволюции. В принципе только благодаря мутационному процессу новый аллель может практически полностью вытеснить старый аллель из популяции. Однако в одной популяции растущей на вершине урансодержащих гор вблизи Большого Медвежьего озера Канада обнаружены многочисленные мутантные растения с бледнорозовыми цветками. Изоляция – это прекращение...
22123. ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР 51.5 KB
  Количество часов: 2 ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР Понятие об искусственном отборе Формы искусственного отбора Понятие об искусственном отборе Искусственный отбор – выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении особей животных и растений данного вида пород или сорта для получения от них потомства с желательными свойствами. Таблица Формы отбора Показатели Искусственный отбор Естественный отбор Исходный материал для отбора Индивидуальныепризнаки организма Индивидуальные признаки организма Отбирающийфактор Человек Условия среды живаяи...
22124. Биологический вид 95 KB
  Количество часов: 2 Биологический вид История развития концепции вида. Современные концепции вида Критерии вида Структура и общие признаки вида История развития концепции вида. Современные концепции вида Вид является одной из основных форм организации жизни на Земле и основной единицей классификации биологического разнообразия. Есть группы с огромным числом видов и группы – даже высокого таксономического ранга – представленные немногими видами в современной фауне и флоре.
22125. Видообразование. Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Принцип основателя 105 KB
  Пути видообразования. Принцип основателя Теория аллопатрического видообразования Теория симпатрического видообразования Темпы видообразования Дополнительная литература: Понятие о видообразовании. Пути видообразования. Существуют три основных пути видообразования: филетическое гибридогенное и дивергентное.
22126. Соотношение онто- и филогенеза 99.5 KB
  Особенности и продолжительность онтогенеза в разных группах организмов Соотношение между онто и филогенезом Основные направления эволюции онтогенеза Общие представления о филогенезе и онтогенезе. Особенности и продолжительность онтогенеза в разных группах организмов Филогенез phyle – племя – это историческое развитие как отдельных видов и систематических групп организмов так и органического мира в целом. Преобразование одноклеточного зародыша в многоклеточный организм развитие этих составных частей функционирование рост...