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

46 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

1069. Бухгалтерский учет объектов основных средств. 411 KB
  Понятие и классификация основных средств. Организация системы бухгалтерского учета и анализ учетной политики. Методическое обеспечение бухгалтерского учета основных средств в ФГУП Росморпорт. Порядок проведения и учет результатов инвентаризацииосновных средств.
1070. Сетевое администрирование 411.5 KB
  Планирование сетевой инфраструктуры. Разработка механизма распространения политик безопасности на всю организацию. Выбор протоколов при планировании сетевой инфраструктуры. Планирование адресного пространства. Интеграция DNS зон и WINS. Защита сетей. Информационная безопасность.
1071. 454 ДМ Фрегат метеостанция Бохан 441.5 KB
  Природно-климатические условия Бохонского района. Виды, состав и объемы мелиоративных мероприятий, необходимых для усвоения земельного участка под полевой севооборот. Режим орошения сельскохозяйственных культур. Расчет дефицита водопотребления оросительной нормы многолетних трав по данным метеостанции Бохан. График полива сельскохозяйственных культур.
1072. Проектирование привода крутящего момента с минимальными потерями 280.5 KB
  Проектирование привода, который включает в себя электродвигатель, редуктор, муфту, ременную передачу колесо и сварную раму. Привод обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя к исполнительному устройству с минимальными потерями и с заданной угловой скоростью на выходном валу редуктора.
1073. Переменная Shared Variable в LabVIEW 8 556.5 KB
  Освоить переменную Shared Variable, впервые представленную в LabVIEW 8, которая призвана облегчить жизнь разработчикам при создании межпрограммного обмена данными. Отдельный процесс для обмена данными через сеть.
1074. Работа с матрицами в MathCAD 595.5 KB
  Выполняя данную работу, мы научились вычислять матрицы, изучили панель операций с матрицами и векторами, научились вводить матрицы с разными размерами, вычисляли транспонированную матрицу. Так же научились вычислять определители матриц и проверили правильность решения матриц.
1075. Исследование частотных характеристик пассивных четырехполюсников 341.5 KB
  В нашей работе для нахождения коэффициентов передачи напряжений, частот срезов и фазовых сдвигов мы применяли математический пакет MathCAD и пакет разработки электрических схем Electronic Workbench.
1076. Финансовое планирование и контроль на предприятии 462.5 KB
  Финансовое планирование в системе финансового менеджмента. Методика текущего финансового планирования на предприятии. Финансовый контроль в системе финансового менеджмента.
1077. Расчет внутреннего водопровода здания 254.5 KB
  Построение аксонометрической схемы водопроводной сети здания. Гидравлический расчет водопроводной сети. Подбор водомерного устройства и определение потерь напора. Построение продольного профиля дворовой канализационной сети. Построение аксонометрической схемы канализационного стояка.