Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Временные диаграммы двоично десятичного счетчика

Временные диаграммы двоично десятичного счетчика

Любительская Радиоэлектроника
  • Главная
  • Книги и статьи
  • Информация
  • Диоды
  • Транзисторы
  • Тиристоры
  • Микросхемы
  • Стабилизаторы
  • Радиоэлементы
  • Конденсаторы
  • Справочник
  • Источники питания
  • Зарядные устройства
  • Автоэлектроника
  • Бытовая электроника
  • Усилители
  • Радиоприемники
  • Расчет трансформатора
  • Расчет источника
  • Программы по электронике
  • Советы радиолюбителю
  • Советы радиотехнику
  • Ванна для травления печатных плат
  • Изготовление печатных плат и фальшпанелей
  • Радиоэлектронные анекдоты
  • Истории от радиолюбителей
  • Разное
  • Основы строительства дачных домов
  • Форум
  • Skype farids38
  • Каталоги статей
  • CL1CL2CL3СL4
  • Карта сайта
  • English

Счетчики

В состав рассматриваемых серий ТТЛ-микросхем входит большое число счетчиков и делителей частоты, различающихся по своим свойствам и назначению.

Микросхема К155ИЕ1 (рис. 24) — делитель частоты на 10. Установка триггеров микросхемы в 0 осуществляется подачей лог. 1 одновременно на два объединенных по схеме И входа R. Рабочая полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С, отрицательная. Импульсы можно подавать или отдельно на каждый из входов (на второй вход должна при этом подаваться лог. 1), или одновременно на оба входа. Одновременно с каждым десятым входным импульсом на выходе формируется равный ему по длительности выходной импульс отрицательной полярности. Многокаскадные делители частоты можно строить, соединяя входы С последующих каскадов с выходами предыдущих.

Микросхемы ИЕ2, К155ИЕ4 и ИЕ5 (рис. 25) содержат по четыре счетных триггера. В каждой микросхеме один из триггеров имеет отдельный вход С1 и прямой выход, три оставшихся триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 8 в микросхеме ИЕ5, на 6 в К155ИЕ4 и на 5 в ИЕ2.

При соединении выхода первого триггера с входом С2 цепочки из трех триггеров образуются соответственно делители на 16, 12 и 10. Делители на 10 и 16 работают в коде 1-2-4-8, делитель на 12 — в коде 1-2-4-6. Микросхемы имеют по два входа R установки в 0, объединенные по схеме И. Сброс (установка в 0) триггеров производится при подаче лог. 1 на оба входа R. Микросхема ИЕ2 имеет, кроме того, входы R9 для установки в состояние 9, при котором первый и последний триггеры декады находятся в единичном состоянии, остальные — в нулевом.

Наличие входов установки, объединенных по схеме И, позволяет строить делители частоты с различными коэффициентами деления в пределах 2-6 без использования дополнительных логических элементов. На рис. 26 приведены схема декады на микросхеме К155ИЕ4 и ее временная диаграмма. До прихода десятого импульса декада работает как делитель частоты на 12. Десятый импульс переводит триггеры микросхемы в состояние 10, при котором на выходах 4 и 6 микросхемы формируются уровни лог. 1.

Эти уровни, поступая на входы R микросхемы, переводят ее в 0, в результате чего коэффициент пересчета К становится равным 10.

Для установки рассмотренной декады в 0 внешним сигналом необходимо введение в нее логических элементов И-НЕ (рис 27).

В табл. 4 приведены номера выводов микросхем, которые нужно соединить между собой для получения различных К Все делители, полученные соединением выводов по табл. 4, работают по одному принципу — при достижении состояния, соответствующего необходимому коэффициенту пересчета, происходит установка счетчика в 0. Исключение составляет делитель на 7 на микросхеме ИЕ2. В этом делителе после подсчета шести импульсов на входах R9 формируются уровни лог. 1, поэтому из состояния 5 делитель сразу переходит в состояние 9, минуя 6,7 и 8. Код работы этого делителя — невесовой.

Делители на микросхемах ИЕ5 и ИЕ2 работают в весовом коде 1-2-4-8, на микросхеме К155ИЕ4 — в коде 1-2-4-6 при использовании входа 14 и в коде 1-2-3 — при использовании входа 1.

Микросхемы ИЕ6 и ИЕ7 — реверсивные счетчики. Первый из них — двоично-десятичный, второй — двоичный Оба работают в коде 1-2-4-8 Цоколевка обеих микросхем одинакова (рис 28), различие в том, что первый считает до 10, второй до 16.

Рассмотрим для примера работу микросхемы ИЕ6 В отличие от рассмотренных ранее счетчиков, эта микросхема имеет большее число выходов и входов Входы +1 и -1 служат для подачи тактовых импульсов, +1 — при прямом счете, -1 — при обратном. Вход R служит для установки счетчика в 0, вход L — для предварительной записи в счетчик информации, поступающей по входам D1 — D8.

Установка триггеров счетчика в 0 происходит при подаче лог 1 на вход R, при этом на входе L должна быть лог. 1. Для предварительной записи в счетчик любого числа от 0 до 9 его код следует подать на входы D1 — D8 (D1 — младший разряд, D8 — старший), при этом на входе R должен быть лог 0, и на вход L подать импульс отрицательной полярности

Читайте так же:
Установки для поверки счетчиков холодно

Режим предварительной записи можно использовать для построения делителей частоты с перестраиваемым коэффициентом деления для учета фиксированной частоты (например, 465 кГц) в цифровой шкале радиоприемника Если этот режим не используется, на выходе L должен постоянно поддерживаться уровень лог 1

Прямой счет осуществляется при подаче импульсов отрицательной полярности на вход +1, при этом на входах -1 и L должна быть лог 1, на входе R — лог 0 Переключение триггеров счетчика происходит по спадам входных импульсов, одновременно с каждым десятым входным импульсом на выходе >=9 формируется отрицательный выходной импульс переполнения, который может подаваться на вход +1 следующей микросхемы многоразрядного счетчика Уровни на выходах 1-2-4-8 счетчика соответствуют состоянию счетчика в данный момент (в двоичном коде) При обратном счете входные импульсы подаются на вход -1, выходные импульсы снимаются с выхода 15 появляется одновременно с импульсом на входе +1 при переходе счетчика из состояния 15 в состояние 0, а на выходе

4.2.6. Синхронный двоично-десятичный счетчик

Синхронный двоично-десятичный счетчик нетрудно построить на основе схемы рис.4.9а, в которую нужно внести два изменения. Для того,

чтобы блокировать переключение T 1 после 10-го импульса, вводится обратная связь с выхода Q 3 на вход логического элемента 1, формирующего сигнал разрешения переключения триггера T 1 . До 8-го импульса Q 3 = 1, и обратная связь не препятствует изменению состояния

T 1 . Для возвращения T 3

в нулевое состояние после 10-го импульса

соединяется с входом

K триггера T 3 (при этом J = 0, K = 1 и

принимает нулевое значение). По фронту 8-го импульса J = Q 0 Q 1 Q 2

и K = Q 0 = 1 , поэтому триггер T 3 меняет свое состояние и Q 3 принимает единичное значение.

Добавляя к основной схеме (рис. 4.18) дополнительные логические элементы, нетрудно получить двоично-десятичные счетчики различных типов, например, реверсивный, с входами прямого и обратного счета и т.п.

К155ИЕ9 — синхронный двоично-десятичный счетчик. Подобен двоичному счетчику К555ИЕ10. Имеет такую же нумерацию выводов. Таблицы их режимов также совпадают (таблица 4.4). Временные диаграммы (рис. 4.10) отличаются тем, что сигнал переноса CR формируется при коде выходных переменных, представляющем число 9 (1001 2-10 =9 10 ), а не 15 (1111 2 =15 10 ).

К531ИЕ16 — синхронный двоично-десятичный реверсивный счетчик. Подобен двоичному счетчику К531ИЕ17. У них совпадает нумерация выводов и таблицы режимов. Сигнал переноса в режиме вычитания формируется при нулевой комбинации выходных переменных (как и в ИЕ17), в режиме суммирования при выходном коде 1001 2-10 =9 10 .

К155ИЕ6 — синхронный двоично-десятичный счетчик с входами прямого и обратного счета, подобен двоичному счетчику К155ИЕ7. Имеет такую же нумерацию выводов и таблицу режимов. Сигнал займа

BR формируется при тех же условиях, что и в счетчике ИЕ7. Сигнал

переноса CR формируется при достижении кодовой комбинации выходных переменных, представляющей число 1001 2-10 =9 10 .

ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 2

31 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Рис. 4.18. Синхронный двоично-десятичный счетчик: а – схема, б, в – временные диаграммы

4.2.7. Счетчики с предварительной параллельной установкой

Большинство двоичных счетчиков позволяет вводить данные в параллельной форме. При соответствующем значении управляющего сигнала L значения выходных переменных Qi становятся равными

величинам, установленным на входах параллельно вводу Di . Возможность параллельного ввода данных с целью предварительной установки облегчает построение счетчиков с переменным модулем счета.

На рис. 4.19 показан фрагмент схемы счетчика, в котором возможна асинхронная предустановка. При единичном уровне сигнала управления параллельным вводом (загрузкой) данных L на асинхронных инверсных

входах триггера T n формируются сигналы S = D и R = D в результате чего счет импульсов прекращается, и триггер принимает состояние Q n = D n ( n – номер триггера). Это происходит независимо от значений сигналов на остальных входах триггера. При L = 0 на входах сброса и

установки нейтральная комбинация сигналов S = 1, R = 1. Триггер сохраняет свое состояние или переключается в соответствии с сигналами

Рис. 4.19. Фрагмент схемы счетчика с асинхронной предустановкой

Синхронная предустановка выполняется в момент времени, определяемый тактовым сигналом (рис. 4.20). При L = 0 блокируются элементы 2И-НЕ и через элементы ИЛИ и И на входы J , K триггера T n поступает сигнал со схемы формирования переноса. Счетчик работает обычным образом, изменения D n не оказывают на триггер T n ни какого влияния. При L = 1 элемент ИЛИ не пропускает сигнал со схемы формирования переноса P n и на входах триггера T n устанавливаются

уровни J = D n и K = D n . С приходом очередного импульса C выходная переменная триггера T n примет значение Q n = D n . До тех пор, пока L = 1, все триггеры изолированы друг от друга и счета входных импульсов нет. Все выходные переменные имеют значения Q i = D i . После того, как

сигнал на входе управления предустановкой примет значение L = 0 , будет выполняться счет импульсов, начиная с числа, определяемого кодом на

входах параллельного ввода D i .

ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 2

33 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Рис. 4.20. Фрагмент схемы счетчика с синхронной предустановкой

В счетчиках К155ИЕ7, К155ИЕ6 предустановка является асинхронной, в счетчиках К531ИЕ17, К531ИЕ16, К555ИЕ10, К155ИЕ9 — синхронной. Значения управляющих сигналов, обеспечивающие различные режимы работы счетчиков, в том числе предустановку, приведены в табл. 4.4 – 4.6.

Читайте так же:
Если мпи счетчика истек что делать

4.2.8. Счетчик с переменным модулем счета

На основе интегральных схем счетчиков, имеющих входы параллельной предустановки, можно создавать счетчики с переменным модулем счета. Примером является схема, показанная на рис. 4.21а. Временные диаграммы, иллюстрирующие ее работу приведены на рис. 4.21б,в. Схема построена на основе суммирующего счетчика К555ИЕ10 с модулем счета 16. Выход переноса CR через инвертор подключен к входу

управления параллельной предустановкой L . Временные диаграммы нарисованы в предположении, что на входах D 3 − D 0 задан двоичный код числа N = 11 (1011 2 = 11 10 ). Когда в результате счета число,

представляемое выходными переменными, достигает 15, формируется сигнал переноса CR и соответственно импульс отрицательной полярности

Рис. 4.21. Счетчик с переменным модулем счета на базе ИС К555ИЕ10: а – схема, б, в – временные диаграммы

По фронту следующего импульса происходит синхронный ввод числа, заданного на входах D 3 − D 0 (см. рис. 4.21в, показывающий в ином

масштабе начальный участок диаграмм рис. 4.21б). Через время задержки распространения, превышающее время удержания триггеров счетчика,

устанавливается сигнал CR = 0 и L = 1 , что разрешает счет входных импульсов. Число, определяемое кодом Q 3 − Q 0 , увеличивается на единицу

с каждым входным импульсом (начиная с 11). Когда оно достигает 15, появляется сигнал переноса и по фронту следующего импульса опять происходит синхронный параллельный ввод числа 11. Модуль счета в данном примере равен 5. Нетрудно убедиться, что если модуль исходного

ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ. ЧАСТЬ 2

Двоично-кодированные счетчики

Как уже отмечалось ранее, двоично-кодированный счетчик имеет модуль счета, отличный от целой степени числа 2. Примером такого счетчика может служить счетчик с модулем счета 10, т. е. двоично-десятичный счетчик. При построении таких счетчиков получили распространение в основном два метода: метод исключения лишних состояний; метод управляемого сброса.

Первый метод заключается в использовании методики синтеза последовательностных устройств. Полученная в этом случае схема однозначно определяет виды связей между ее отдельными элементами и не может быть оперативно изменена. Любое изменение требует выполнения в полном объеме всего цикла проектирования. Поэтому такой подход используете только при проектировании часто встречающихся устройств, впускаемых большими партиями. В иных случаях его применение становится экономически нецелесообразным.

На практике, как правило, желательно иметь схему-полуфабрикат, которая без особых сложностей и дополнительных элементов позволила бы гибко изменять алгоритм работы устройства. Этого легко добиться, если разрядные схемы счетчика строить с учетом возможности предварительной асинхронной установки исходного состояния. В качестве примера на рис. 9 приведен фрагмент схемы 4-разрядного десятичного счетчика 555ИЕ2. Данный счетчик снабжен двумя парами равноценных входов установки R1, R2 и S1, S2, позволяющими записать в триггеры всех разрядных схем либо нулевые, либо единичные значения.

Рисунок 9 – Организация цепей предварительной установки счетчика

Разрядные схемы некоторых счетчиков допускают запись не определенной, а произвольной информации. Примером такого решения является счетчик типа 555ИЕ9, в котором возможна параллельная асинхронная запись произвольного начального состояния. Кроме этого, данный счетчик, подобно параллельному регистру, снабжен входом сброса, что значительно расширяет его возможности.

Используя счетчики с входами предварительной установки, легко можно построить устройство с любым наперед заданным модулем счета. Для этого используют метод управляемого сброса.

Идея данного метода состоит в принудительном формировании сигнала сброса триггеров разрядных схем двоичного счетчика при появлении на его выходе кода, совпадающего с требуемым модулем счета М. Проиллюстрируем сказанное на примере преобразования двоичного 4-разрядного счетчика со сквозным переносом в двоично-десятичный счетчик (см. рис. 10).

Рисунок 10 – Использование метода управляемого сброса

для преобразования двоичного счетчика в двоично-десятичный

Для этого необходимо на входы дополнительного логического элемента 4И–НЕ подать комбинацию выходных сигналов разрядных схем, соответствующую коду 1010, т. е. . В этом случае при появлении на выходе одиннадцатого по счету выходного кода (1010) элемент 4И–НЕ через время, равное времени задержки распространения, сформирует сигнал сброса и на выходе счетчика установится нулевой код. На рис. 11 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу такого счетчика.

Следует подчеркнуть, что при использовании метода управляемого сброса на выходе счетчика на время t1, равное сумме времени задержки распространения сигнала в дополнительном элементе 4И–НЕ и времени установления выходного кода счетчика по входу R, устанавливается лишнее выходное состояние. Это является платой за универсальность метода. Если по условию работы счетчика даже кратковременное появление на его выходе лишнего состояния является недопустимым, при проектировании необходимо пользоваться методом исключения лишних состояний, например, по выходному коду М–1 формировать управляющие сигналы, обеспечивающие по следующему импульсу синхронизации сброс всех триггеров счетчика.

Читайте так же:
Panasonic kx mb1500 счетчик распечатать

Рисунок 11 – Временные диаграммы работы двоично-десятичного счетчика, реализующего метод управляемого сброса

При соответствующем выборе исходной ИС счетчика решение описанной задачи можно упростить. Так, при проектировании основе двоичного счетчика двоично-десятичного на его выходе не должны существовать любые коды, начиная с 1010. Поэтому число входов дополнительного элемента может быть уменьшено до двух, на которые достаточно подать значения Q3 и Q1. Стандартные счетчики типа ИЕ4, ИЕ5 содержат по два входа асинхронного сброса, объединенных операцией И–НЕ. Поэтому, например, для получения двоично-десятичного счетчика на основе ИС ИЕ5 достаточно соответствующим образом соединить ее выводы (см. рис. 12).

Рисунок 7.12 – Двоично-десятичный счетчик на основе микросхем типа ИЕ5

Кольцевой счетчик

Число импульсов, поступающих на вход ранее рассмотренных счетчиков, отображается на выходе в двоичном коде. В ряде случаев, например при построении устройств памяти, или различных программно-временных устройств, необходимо, чтобы каждому входному импульсу соответствовал сигнал на определенном выходе устройства. Эта задача может быть решена несколькими различными способами.

Например, выход счетчика с заданным модулем счета можно подключить к входу дешифратора, на выходе которого и будет сформирована требуемая последовательность импульсов.

С наименьшими затратами данная задача может быть решена при использовании кольцевых счетчиков, представляющих собой сдвиговый регистр, выход последнего разряда которого подсоединен к входу первого разряда (см. рис. 13).

Рисунок 13 – Кольцевой счетчик

В данном регистре по сигналу на входе установки «Уст» все триггеры, кроме первого, устанавливаются в нулевое состояние, а в первый записывается сигнал лог. 1. Далее, по первому импульсу синхронизации лог. 1 из первого триггера переписывается во второй, в первый триггер из последнего разряда записывается сигнал лог 0. По второму импульсу синхронизации лог 1 из второго триггера переписывается в третий, уступая место переписываемому в него из второго триггера сигналу лог. 0 и т. д. Процесс переключения триггеров схемы поясняют временные диаграммы, показанные на рис 7.14.

Рисунок 7.14 – Временные диаграммы работы кольцевого счетчика

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

ЗАДАНИЕ

1. Используя компоненты Electronics Workbench соберите схему для исследования четырехразрядного регистра сдвига, представленную на рис.7

В этой схеме регистр сдвига собран на четырех D-триггерах, состояние которых индицируется лампочками Q1..Q4.

На последовательный вход регистра подается логический 0 или 1 с переключателя D. С генератора одиночного импульса, собранного на переключателе С, двух резисторах 1кОм и двух элементах И-НЕ, при каждом переключении переключателя С из 0 в 1 и обратно, выдается один синхроимпульс сдвига, очищенный от дребезга контактов.

Включите схему. Подайте логическую 1 на вход D регистра и затем один синхроимпульс на вход С. Подайте логический 0 на вход D регистра. Подайте еще 3 синхроимпульса, наблюдая за состоянием триггеров. Составьте временную диаграмму. Пронаблюдайте запись в регистр и прохождение через него других двоичных кодов. Составьте временные диаграммы.

2. Используя компоненты Electronics Workbench соберите схему трехразрядного двоичного счетчика, представленного на рис.5

Подключите ко входу С счетчика генератор прямоугольных импульсов амплитудой 5В и частотой 0,2…1Гц. Для индикации состояния генератора и триггеров, к их выходам подключите лампочки или светодиоды с ограничительными резисторами 330 Ом. Включите схему, составьте таблицу изменения состояний триггеров, начиная с состояний Q1=Q2=Q3=0. Зарисуйте временную диаграмму работы двоичного счетчика.

Для удобства наблюдений работу схемы можно приостанавливать нажатием кнопки PAUSE, а при использовании триггеров с R-входом и дополнительного переключателя сброса, счетчик можно обнулять, не дожидаясь его периодического самообнуления.

3. Соберите схему, представленную на рис.8, для исследования двоично-десятичного счетчика. Схема собирается на двух конкретных микросхемах:

– SN7400 (аналог К155ЛА3, содержит 4 элемента 2И-НЕ)

– SN7490 (аналог К155ИЕ2, содержит двоично-десятичный четырехразрядный счетчик с инверсным динамическим входом)

Кроме того, схема содержит источник питания(5В), переключатель R сброса счетчика в ноль, переключатель С подачи одиночного импульса, лампочки индикации состояний счетчика (1,2,4,8) и его входа(С), резисторы и светодиодный семисегментный индикатор со встроенным дешифратором двоично-десятичного кода в семисегментный код.

На микросхеме 7400(используется ее половина) собран асинхронный RS-триггер, который вместе с переключателем С и двумя резисторами 1кОм, образует генератор одиночного импульса. Микросхема 7490 содержит четыре счетных триггера, причем первый из них (А) отделен от остальных трех(B,C,D), которые соединены так, что образуют счетчик с модулем счета 5. Поэтому чтобы получить десятичный счетчик (с модулем счета 10) необходимо выход QA первого триггера соединить со счетным входом СКВ второго триггера. Таким образом, входом двоично-десятичного четырех разрядного счетчика будет вход СКА(вывод 14), а выходами QA, QB, QC, QD с «весами» соответственно: 2 0 =1, 2 1 =2, 2 2 =4, 2 3 =8. Состояние счетчика в двоичном коде отображают лампочки 1,2,4,8, а в десятичном коде-семисегментный индикатор.

Включите схему. Исследуйте работу счетчика, устанавливая переключатель С попеременно в 1 и 0. Заполните таблицу состояний триггеров в зависимости от номера входного импульса. Составьте временную диаграмму работы счетчика. Сбросить счетчик в 0 можно ключом R.

Читайте так же:
Прямое включение счетчика проект

4. Вместо генератора одиночного импульса подключите ко входу СКА счетчика (Вывод 14) генератор прямоугольных импульсов, амплитудой +5В и частотой 1…2Гц. Наблюдайте за изменением состояний лампочек и индикатора, пока принцип работы счетчика не станет ясен.

Замечание. На практике часто применяют дешифраторы четырехразрядного двоичного кода в семисегментный выполненные в виде отдельных микросхем (например, SN7447, SN7448, К514ИД1, К514ИД2), которые подключают к семисегментным светодиодным индикаторам, не имеющим дешифраторов (например, MAN-1, АЛС-321, АЛС-324, АЛС-333).

5. Подключите к выходу генератора и к выходам QA, QB, QC, QD счетчика анализатор логических сигналов (Logic Analyzer), предназначенный для индикации двоичных слов, с помощи кнопки Set установите внутреннюю частоту прибора выше частоты генератора импульсов, а число импульсов на деление (Clocks per division) для удобства наблюдения сделайте равным 1-4. Анализатор позволяет существенно облегчить составление временных диаграмм и отладку цифровых схем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лачин В.И., Савёлов Н.С. Электроника. Учебное пособие.- Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004- 576 с. (Серия «Высшее образование»).

2. Жеребцов И.П. Основы электроники.- 5е издание переработанное и дополненное. –л.: Энергоатомиздат, 1989.- 352с.; ил.

3. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.- М.: Мир, 1983.- 512 с., ил.

4. Основы промышленной электроники: Учеб. Для неэлектротехн. Спец. Вузов /В.Г. Герасимов, О.М. князьков, А.Е. Краснопольский, В.В. Сухоруков; Под. Ред. В.В. Герасимова.- М.: Высш. шк., 1986.-336с., ил.

5. Сиднев Ю.Г. электротехника с основами электроники. Учебн. пособие. -3-е издание- Ростов н/Д.: Феникс.- 2002.- 384 с.

6. Практическая схемотехника в промышленной автоматике / М.В. Гальперин – М.: энергоатомиздат, 1987. – 223 с.

7. Практическое руководство по расчетам схем в электротехнике / М. Кауфман, А. Сидман, справочник, том 1 – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 386 с.

Дополнительная:

1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. – М.: Советское радио, 1980. – 344 с.

2. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексеенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб – М.: Радио и связь, 1985. – 304 с., ил.

3. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с., ил.

4. Цифровые и аналоговые микросхемы: Справочник / С.В. Якубовский и др.- М.: Радио и связь, 1990. – 496 с., ил.

5. Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Справочник / под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 383 с., ил.

6. Полупроводниковые приборы. Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / под ред. Н.Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 405 с., ил.

7. Забродин Б.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. – М.: Высш. школа, 1982. – 405 с., ил.

8. Березкина Т.Ф. и др. Задачник по общей электротехнике с основами электроники-М.:Высш. школа, 1991.-380 с., ил.

Двоичные и двоично-десятичные счетчики. Исследование работы счётчиков К155ИЕ5 и К155ИЕ7, выполненных в виде ИС

Страницы работы

Содержание работы

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №5

«Двоичные и двоично-десятичные счетчики»

Работу выполнил студент 3081/2

Исследование работы счётчиков К155ИЕ5 и К155ИЕ7, выполненных в виде ИС, а также счётчиков, реализованныx на элементах СБИС ПЛ средствами САПР Quartus II с использованием конфигурируемых библиотечных модулей.

1. Исследование 4-разрядного асинхронного счетчика К155ИЕ5

Условное изображение счетчика К155ИЕ5 приведено на рис. 1. На рис. 2 приведена функциональная схема 4-разрядного счетчика, который получается путем внешнего соединения Q1 и С2. Временные диаграммы работы построенного на базе К155ИЕ5 четырехразрядного счетчика приведены на рис. 3.

Рис. 1. Условное изображение счетчика К155ИЕ5.

Рис. 2. Функциональная схема четырехразрядного счетчика, построенного на базе К155ИЕ5.

Рис. 3. Временные диаграммы работы четырехразрядного счетчика, построенного на базе К155ИЕ5.

На базе счетчика К155ИЕ5 была разработана схема делителя частоты на 13. Схема делителя приведена на рис. 4, временная диаграмма сигнала R1, по которому производится сброс делителя частоты, приведена на рис. 5.

Рис. 4. Схема делителя частоты на 13, построенного на базе счетчика К155ИЕ5.

Рис. 5. Временная диаграмма сигнала R1, по которому производится сброс делителя.

2. Исследование 4-разрядного реверсивного двоичного счетчика К155ИЕ7

Условное изображение и функциональная схема счетчика К155ИЕ7 приведены на рис. 6. Временные диаграммы работы счетчика К155ИЕ7 приведены на рис. 7.

Рис. 6. Условное изображение и функциональная схема счетчика К155ИЕ7.

Рис. 7. Временные диаграммы работы счетчика К155ИЕ7.

3. Исследование счетчиков, построенных на СБИС ПЛ

Для реализации счетчика использовалась мегафункция LPM_COUNTER, на микросхемах семейства MAX3000A. Исследование производилось в САПР Quartus II.

Читайте так же:
Счетчик ес 2726 код ошибки error 004

Схема делителя частоты на произвольное число КД=1-255

Схема делителя изображена на рис. 8.

Рис. 8. Схема делителя частоты на 13, реализованная в САПР Quartus II.

Работа счётчика реализована в двух вариантах: в первом варианте -1 подаётся на входы data[7..0], счётчик при этом работает в режиме вычитания (временные диаграммы работы делителя приведены на рис. 9). Второй вариант: 256 — подаётся на вход data[7..0], счётчик работает в режиме сложения (временные диаграммы работы делителя приведены на рис. 10).

Рис. 9. Временные диаграммы работы делителя частоты на 13, работающего по первому варианту.

Рис. 10. Временные диаграммы работы делителя частоты на 13, работающего по второму варианту.

Схема делителя частоты с использованием асинхронной загрузки и временные диаграммы работы по двум вариантам представлены на рис. 11-13.

Рис. 11. Схема делителя частоты на 13 с использованием асинхронной загрузки, реализованная в САПР Quartus II.

Рис. 12. Временные диаграммы работы делителя частоты на 13 с использованием асинхронной загрузки, работающего по первому варианту.

Рис. 12. Временные диаграммы работы делителя частоты на 13 с использованием асинхронной загрузки, работающего по второму варианту.

Схема двухтетрадного двоично-десятичного счётчика

Схема, построенная из двух счётчиков с модулем счёта 10, представлена на рис. 14.

Временные диаграммы работы счетчика представлены на рис. 15.

Рис. 14. Схема двухтетрадного двоично-десятичного счетчика, построенная в САПР Quartus II.

Рис. 15. Диаграммы работы двухтетрадного двоично-десятичного счетчика.

Схема преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный

Схема преобразователя и временные диаграммы работы приведены на рис. 16, 17.

Рис. 16. Схема преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный, построенная в САПР Quartus II.

Рис. 17. Временные диаграммы работы преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный при различных входных данных.

Схема накапливающего сумматора

Схема накапливающего сумматора совпадает со схемой преобразователя двоичного кода в десятичный. Временные диаграммы работы сумматора приведены на рис. 18.

Рис. 18. Временные диаграммы работы сумматора.

1. Исследование 4-разрядного счётчика К155ИЕ5

На рис. 3. показаны все значения выходов, которые может принимать 4-разрядный счетчик на базе К155ИЕ5, от 0 до 15.

Делитель, построенный на основе счётчика К155ИЕ5, производит деление частоты синхроимпульсов на 13. На рис. 5 видно, что за один период появления R1 появляется 13 синхроимпульсов, поэтому можно говорить, что схема построена правильно.

2. Исследование 4-разрядного реверсивного счётчика К155ИЕ7

Была рассмотрена работа счетчика в режиме счёта (V=1, R=0) на сложение (С1=CLK, C2=1), на вычитание (С1=1, C2= CLK). В режиме счёта на сложение на выходе переноса P + формируется импульс отрицательной полярности при Q=15 (1111), выход заёма Р — =1. При счёте на вычитаниеP + =1, а на выходе Р — импульс отрицательной полярности формируется при Q=0 (0000). Длительность импульса переноса и заёма равна времени паузы синхросигнала.

3.Исследование счётчиков, построенных на СБИС ПЛ

Схема делителя частоты на произвольное число КД=1-255

Схема делителя была реализована по двум вариантам. Рис. 9 и 10 демонстрируют работу делителя при =13, т.е. за один период выходного сигнала «cout» формируется 13 синхроимпульсов.

В схеме с асинхронной загрузкой время импульса выходного сигнала «Out» меньше, чем при синхронной загрузке, но время периода не меняется. Делитель работает правильно.

Схема двухтетрадного двоично-десятичного счётчика

Для реализации схемы были использованы счётчики с модулем счёта 10. При этом перенос в младший разряд второго счётчика (который отвечает за «десятки») производился при формировании переноса из старшего разряда первого счётчика («единицы»). Таким образом, была получена схема двухтетрадного двоично-десятичного счётчика, на выходе которой могут быть получены значения 0-99.

Схема преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный

Для реализации схемы были использованы двухтетрадный двоично-десятичный счётчик на сложение и двоичный 8-разрядный счётчик на вычитание. В схеме был использован импульс запуска («LOAD»), при формировании которого в начале работы преобразователя в двоичный счётчик загружается преобразуемый код. Как только формируется перенос из старшего разряда в двоичном счетчике, на выходе двоично-десятичного счетчика получается преобразованный код. Ввиду того, что запрещение счета производится по низкому уровню, на выходе переноса из старшего разряда использован инвертор.

Схема накапливающего сумматора

В данной схеме производится последовательное преобразование двоичного кода в двоично-десятичный без сброса в «0» после каждого преобразования. Очередное слагаемое подается при подаче импульса со входа Load. Частота этих импульсов зависит от чисел, которые суммируются – если нужно дождаться, когда счетчик досчитает до нужного значения. Если слагаемые неизвестны, то придется рассчитывать время между слагаемыми, исходя из максимального значения – 100 тактов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector