Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Четырехразрядный двоичный счетчик принцип работы

Принцип действия счетчиков электрических импульсов.

Счетчиком называют цифровое устройство осуществляющее счет поступивших на его вход импульсов. Количество импульсов, через которое повторяется исходное состояние счетчика, называют коэффициентом счета (модулем счета) Ксч. Счетчики состоят из цепочки последовательно включенных триггеров. Разрядность счетчика, а следовательно, и число триггеров N определяются Ксч.

По коэффициенту пересчета различают счетчики двоичные (Ксч = 2 N , где N — разрядность счетчика), десятичные (Ксч = 10 N , где N — количество декад счетчика), с произвольным постоянным Ксч, с изменяемым Ксч (программируемые). По направлению счета счетчики делятся на суммирующие, вычитающие, реверсивные.

Счетчик называют суммирующим, если после каждого очередного импульса цифровой код на выходе счетчика увеличивается на единицу.

В вычитающем счетчике после каждого импульса на входе счетчика цифровой код на выходе уменьшается на единицу.

Счетчики, в которых возможно переключение с режима суммирования на режим вычитания, называются реверсивными.

По своей структуре счетчики делятся на последовательные, параллельные и параллельно-последовательные. Последовательный двоичный счетчик образован цепочкой последовательно включенных счетных триггеров. В параллельном счетчике счетные импульсы подаются одновременно на входы всех разрядов счетчика.

Параллельные счетчики имеют большее быстродействие по сравнению с последовательными. Параллельно-последовательные счетчики имеют высокое быстродействие и большое значение коэффициента пересчета.

Асинхронный (последовательный) двоичный счетчик.Асинхронные двоичные счетчики строят из цепочки счетных триггеров, соединяя выход предыдущего с входом последующего.

Результат счета отображается на выходах счетчика в виде параллельного двоичного кода числа сосчитанных импульсов.

Коэффициент счета Ксч = 2 N . Так как из 2 N состояний одно приходится на нулевое состояние, то максимальное число, при котором счетчик полностью заполняется единицами, равно 2 N -1. На рис. 13.38. изображены четырехразрядный двоичный счетчик на Т-триггерах, срабатывающих по срезу входного сигнала, и временные диаграммы, описывающих его работу.

С приходом каждого следующего импульса параллельный двоичный код на выходе счетчика увеличивается на единицу. Число сосчитанных импульсов, после которых счетчик заполняется единицами, равно 15.

По срезу 16-го импульса последовательно опрокидываются все триггеры, и счетчик переходит в исходное нулевое состояние. Поэтому 16-й импульс называют также и нулевым.

Счетчики с произвольным модулем счета Ксч строятся на основе микросхем двоичных и двоично-десятичных счетчиков. Одним из способов получения произвольного значения модуля счета является использование цепи обратной связи, сбрасывающей его в нулевое состояние, как только суммирующий счетчик переходит в состояние, равное Ксч.

Для счетчика, например, с Ксч = 10 нужны четыре триггера. Счетчик должен иметь десять устойчивых состояний (0, 1, …, 9). В том такте, когда он должен был перейти в одиннадцатое устойчивое состояние (число 10), его необходимо установить в исходное нулевое состояние

Для такого счетчика можно использовать любой четырехразрядный счетчик (рис. 13.39) с цепями обратной связи с выходов, соответствующих числу 10 (т.е. 2 и 8), на входы установки счетчика в 0 (вход R).

В самом начале одиннадцатого состояния на обоих входах элемента И микросхемы появляются логические 1, вырабатывающие сигнал сброса всех триггеров счетчика в нулевое состояние

Читайте так же:
Счетчик символов с комментарии

Рассмотренный счетчик является двоичным эквивалентом счетной декады, представляющим любую десятичную цифру ее двоичным кодом. Поэтому такой счетчик называют двоично-десятичным, а его выходной код – двоично-десятичным кодом (или кодом 8421).

Кольцевой счетчик можно получить из регистра сдвига, если выход последнего триггера соединить с D – входом первого (рис. 13.40). Перед началом счета, импульсом начальной установки, в нулевой разряд счетчика (Q) записывается логическая 1, в остальные разряды – логические 0. С началом счета каждый из приходящих счетных импульсов Т переписывает 1 в следующий триггер.

Число поступивших импульсов определяется по номеру выхода, на котором имеется 1. Предпоследний (n – 1) – импульс переведет в единичное состояние последний триггер, а n – импульс переписывает единичное состояние на выход нулевого триггера, и счет начинается сначала. Коэффициент счета кольцевого счетчика равен числу триггеров (Ксч = N). Изменяя число триггеров N можно построить счетчик с произвольным коэффициентом счета.

Главная область применения кольцевых счетчиков – распределители импульсов, создающие необходимую временную последовательность управляющих сигналов.

Дата добавления: 2019-09-30 ; просмотров: 204 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа №4. «Четырехразрядный двоичный счетчик».

Цель:Ознакомление с работой четырехразрядного двоичного счетчика.

Задание 1: Синтезировать электрическую принципиальную схему двоичного четырёхразрядного счётчика, функциональная схема которого представлена на рис. 1.

Рис.1 Функциональная схема двоичного четырёх разрядного счётчика

1.Формирование импульсной последовательности осуществляется переключателем (тумблером). В формирователе предусмотреть схему защиты от дребезга контактов с использованием интегральной микросхемы К155ЛА3.

2.Двоичный 4-х разрядный счётчик выполнить с использованием микросхемы К155ТМ2 с возможностью установки его разрядов в ‘0’, то есть предусмотреть сброс.

3.Узел индикации выполнить с использованием светодиодов подключаемых к выходам триггеров непосредственно или с использованием микросхемы К155ЛА8. При этом состояние логической ‘1’ должно соответствовать включёнию светодиодов.

Рис.2 Схема четырёхразрядного двоичного счётчика.

DD1- К155ЛА3; DD2, DD3- К155ТМ2; HL1- HL4- АЛ307Б; R1- R4- 330 Ом

Задание 2:Собрать 4-х разрядный двоичный счётчик. Схема счётчика представлена на рис. 2.

Подавая на вход счётчика импульсы, регистрировать показания счётчика и заполнить таблицу 1.

Q3Q2Q1Q0Количество импульсов

Сделать выводы по проделанной работе.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Счётчики. Назначение и основные типы.

2. В счётчике предусмотрена защита от дребезга механических контактов, выполненная на микросхеме К155ЛА3.Пояснить работу.

3. Пояснить принцип работы счётчика. Какие схемные изменения необходимо сделать для превращения этого счётчика в вычитающий.

Приложение 1. Расположение выводов некоторых интегральных микросхем.

Рис 3. Расположение выводов микросхем К155ЛА3 (ЛА11, ЛА12, ЛА13) (а, б), К155ТМ2 (а, в).

Лабораторная работа №5. «Преобразователи кодов: шифраторы и дешифраторы».

Цель: приобретение практических навыков в исследовании преобразователей комбинационного типа: шифраторов и дешифраторов.

Задание 1.Собрать электрическую принципиальную схему шифратора диодного типа для преобразования десятичных чисел (0-7) в двоичные (рис. 1) и заполнить таблицу 1.

Рис.1 Преобразователь десятичных чисел в двоичные.

Читайте так же:
Можно ли устанавливать счетчики с металлопластиковыми трубами

VD1-VD12: КД243А, R1-R3: 330 Ом, HL1-HL3: АЛ307А

Десятичные цифрыСостояние входов шифратораСостояние выходов шифратора
SA7SA6SA5SA4SA3SA2SA1SA02 22 12 0

Задание 2.Собрать схему преобразователя двоичного числа в шестнадцатеричное на основе дешифратора 4 × 16 (ИС К155ИД3 Рис 2.) и заполнить таблицу 2.

Рис. 2 — Схема преобразователя двоичного числа в шестнадцатеричное

Дешифратор на микросхеме K155ИД3 имеет 4 входа для приема двоичных чисел и 16 выходов для индикации 16-ричных чисел. 2 входа стробирования (для передачи сигнала на А1 и А2 необходимо подать низкие уровни), которые также позволяют объединить микросхемы для получения дешифратора на 32 выхода.

Задание 3.Подавая на входы дешифратора комбинации двоичных чисел от 0000 до 1111 заполнить таблицу переключения дешифратора

Состояние входовСостояние выходов DC
2 32 22 12 0FEDCBA

Задание 4. Проверить работу семисегментного индикатора стенда при помощи кнопок ЛУ1-ЛУ8 и заполнить таблицу 3.

Состояние входовВозбуждаемые сегментыЗнак индикатора
ЛУ1ЛУ2ЛУ3ЛУ4ЛУ5ЛУ6ЛУ7ЛУ8abcdefgh

Задание 5. Собрать схему дешифратора на основе микросхемы К555ИД18 (Рис.3) (преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора) и заполнить таблицу 4.

Рис.3 — дешифратор на основе ИС К555ИД18

Таблица 41. Контрольные вопросы
Состояние входовВозбуждаемые сегментыЗнак индикатора
2 32 22 12 0abcdefgh

Лабораторная работа №6. «Двоичные сумматоры»

Цель работы:изучение функционирования и построения двоичных сумматоров и вычитателей.

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 996; Нарушение авторского права страницы

Счетчики (2)

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Классификация счётчиков………………………………………………..….8

Последовательные счётчики……………………………………….…….….10

Параллельные счётчики…………………………………………………..…16

Счетчики с параллельным переносом……………………………. ……. 17

Разработка принципиальной схемы…………………………. …………..18

Составление структурной схемы счётчика……………………………….19

Составные элементы устройства…………………………………..….……22

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

В работе было разработана счетчик до 30, состоящий из двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Реализация устройства производилась с помощью среды разработки Electronics Workbench версии 5.12.

Цифровой счетчик импульсов — это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2 n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бывают суммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие — счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным.

В качестве исходного состояния принят нулевой уровень на всех выходах триггеров (Q 1 — Q 3 ), т. е. цифровой код 000. При этом старшим разрядом является выход Q 3 . Для перевода всех триггеров в нулевое состояние входы R триггеров объединены и на них подается необходимый уровень напряжения (т. е. импульс, обнуляющий триггеры). По сути это сброс. На вход С поступают тактовые импульсы, которые увеличивают цифровой код на единицу, т. е. после прихода первого импульса первый триггер переключается в состояние 1 (код 001), после прихода второго импульса второй триггер переключается в состояние 1, а первый — в состояние 0 (код 010), потом третий и т. д. В результате подобное устройство может досчитать до 7 (код 111), поскольку 2 3 — 1 = 7.

Когда на всех выходах триггеров установились единицы, говорят, что счетчик переполнен. После прихода следующего (девятого) импульса счетчик обнулится и начнется все с начала.

На графиках изменение состояний триггеров происходит с некоторой задержкой t з . На третьем разряде задержка уже утроенная. Увеличивающаяся с увеличением числа разрядов задержка является недостатком счетчиков с последовательным переносом, что, несмотря на простоту, ограничивает их применение в устройствах с небольшим числом разрядов.

Счетчиком называют устройство, предназначенное для подсчёта числа импульсов поданных на вход. Они, как и сдвигающие регистры, состоят из цепочки триггеров. Разрядность счетчика, а следовательно, и число триггеров определяется максимальным числом, до которого он считает. Количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2 n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0.

Рисунок 1 — Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 16)

Микросхема К155ИЕ5 рисунок 1 содержит счетный триггер (вход С1) и делитель на восемь (вход С2) образованный тремя соединенными последовательно триггерами. Триггеры срабатывают по срезу входного импульса (по переходу из 1 в 0). Если соединить последовательно все четыре триггера как на рисунке 1, т получится счетчик по модулю 2 4 =16.

Максимальное хранимое число при полном заполнении его единицами равно N=2 4 -1=15=111 в двоичной системе. Такой счетчик работает с коэффициентом счета К (модулем), кратным целой степени 2, и в нем совершается циклический перебор К=2 n устойчивых состояний. Счетчик имеет выходы принудительной установки в 0.

Часто нужны счетчики с числом устойчивых состояний, отличным от 2 n .Например, о электронных часах есть микросхемы с коэффициентом счета 6 (десятки минут). 10 (единицы минут). 7 (дни недели). 24 (часы).

Для построения счётчика с модулем К≠2 n можно использовать устройство из n триггеров для которого выполняется условие 2 n >К. Очевидно, такой счётчик может иметь лишние устойчивые состояния (2 n -К). Исключить эти ненужные состояния можно использованием обратных связей, по цепям которых счетчик переключается в нулевое состояние в том такте работы когда он досчитывает до числа К.

Для счетчика с К=10 нужны четыре триггера (так как 2 3 4 ) должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1. 8,9. В том такте, когда он должен был перейти в одиннадцатое устойчивое состояние (N=10), его необходимо сбросить в исходное нулевое состояние. Для такого счётчика можно использовать микросхему К155ИЕ5 рисунок 2, введя цепи обратной связи с выходов счетчика, соответствующих числу 10 (т. е. 2 и 8) на входы установки счетчика в 0 (вход R). В самом начале 11-го состояния (число 10) на обоих входах элемента И микросхемы появляются логические 1, вырабатывающие сигнал сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние.

Рисунок 2 — Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 10)

Счетчик до 30 выполнен на 6 JK триггерах с сигналом сброса (4 JK триггера для счета до десяти и 2 JK триггера для счета до трех).

Для счетчика до десяти нужны четыре триггера (так как 2 3 2 4 ), счетчик должен иметь десять устойчивых состояний N==0,1. 8,9, а для счетчика до трех нужны два триггера (так как 2 1 2 2 ), счетчик должен иметь три устойчивых состояний N==0,1,2.

Как только значение на выходе Q2 и Q4 триггера будет равно «1», произойдет сброс счетчика (это значение в десятичной системе равно 10 или 0101 в двоичной системе слева на право), а эта единица (сигнал сброса) передастся на второй счетчик.

Как только значение на втором счетчике на выходе Q11 и Q22 триггера будет равно «1», произойдет сброс второго счетчика (это значение в десятичной системе равно 3 или 11 в двоичной системе счисления).

Среднее Заочное отделение / 4 семестр / Цифровые и микропроцессорные устройства / Электронный конспект лекций (ЦиМПУ)

Рисунок 2.53 – Четырехразрядный счетчик Джонсона. Логическая схема (а) и временные

диаграммы работы (б)

Окончание рисунка 2.53

Счетчик Джонсона – это делитель частоты на 2n, т. е. модуль счета такого счетчика M = 2n.

Контрольные вопросы к теме 2.3

1 Чем отличаются регистры сдвига от параллельных регистров?

2 Начертите УГО и логическую схему параллельного регистра на D-триггерах с прямым динамическим входом синхронизации и поясните его работу.

3 Поясните, что понимают под сдвигом вправо и влево?

4 Начертите УГО и логическую схему четырехразрядного регистра сдвига со сдвигом вправо на D-триггерах с прямым динамическим входом синхронизации и поясните его работу.

5 Поясните процесс преобразования информации из параллельного кода в последовательный с помощью регистра сдвига.

6 Поясните принцип построения и работы счетчика Джонсона. Укажите его отличие от кольцевого счетчика.

Тема 2.4 Счетчики и делители частоты

2.4.1 Счетчики, их назначение, основные параметры и классификация

Счетчиком называется ПЦУ, предназначенное для подсчета количества импульсов, поступающих на его вход. Числа в счетчике представляются состояниями триггеров в том или ином коде.

Основными параметрами счетчиков являются коэффициент пересчета К пер

Коэффициент пересчета К пер или модуль счета M определяет число возможных устойчивых состояний счетчика. Счетчик называется двоичным , если коэффициент пересчета равен 2 n , где n – количество разрядов (триггеров) в схеме счетчика. Начиная с нулевого состояния, через каждые 2 n входных импульсов счетчик возвращается в исходное состояние, после чего начинается новый цикл, повторяющий предыдущий. Счетчик с произвольным коэффициентом пересчета позволяет организовать подсчет числа импульсов не кратного 2 n . Например, в двоично-десятичных счетчиках коэффициент пересчета К пер = 10. В делителях частоты на выход передаются импульсы переполнения счет-

чика с частотой f вых = f вх / К пер , т. е. коэффициент деления частоты равен коэффициенту пересчета.

Быстродействие счетчика характеризуется временем установления в нем нового состояния t уст , а также максимальной частотой входных импульсов f макс . Быстродействие счетчика зависит от используемой элементной базы и схемы построения.

Счетчики классифицируются по следующим признакам.

По направлению счета счетчики делятся на суммирующие (прямого счета),

вычитающие (обратного счета) и реверсивные (с изменением направления счета).

По схемному построению счетчики делятся на асинхронные и синхронные.

В асинхронных счетчиках триггеры переключаются поочередно, а в синхронных – одновременно. Основным достоинством асинхронных счетчиков является их схемная простота, а недостатком – низкое быстродействие. Основным достоинством синхронных счетчиков является более высокое быстродействие, а недостатком – более сложная схемная реализация.

По способу организации связей между разрядами различают счетчики с последовательным , параллельным и комбинированным (последовательно-

параллельным или групповым) переносом. Счетчики с последовательным переносом самые простые по схеме, но имеют самое низкое быстродействие. Счетчики с параллельным переносом, наоборот, имеют самое высокое быстродействие, но их схема самая сложная. Счетчики с групповым переносом занимают промежуточное положение.

2.4.2 Асинхронные двоичные счетчики

Асинхронные двоичные счетчики представляют собой цепочку Т-триггеров, последовательно соединенных друг с другом, причем входные (счетные) импульсы подаются только на вход синхронизации С триггера младшего разряда. Импульсами счета для триггеров более старших разрядов являются сигналы с выходов триггеров младших разрядов.

УГО и логическая схема четырехразрядного асинхронного двоичного счетчика с последовательным переносом на JK-триггерах представлены на рисунке

УГО счетчика представляет собой прямоугольник с аббревиатурой CTR (от англ. Counter) во внутреннем поле. В схеме счетчика (рисунок 2.54, б) Т-триггеры получены на основе JK-триггеров, для этого входы J и K соединены вместе, образуя вход Т, и на них подана логическая единица. Поэтому JK-триггеры работают в счетном режиме, т. е. переключаются каждым импульсом на входе синхронизации С. Следует отметить, что триггеры имеют инверсные статические входы синхронизации С. Поэтому, если выход Q 0 триггера Т 0 соединить со входом С следующего триггера Т 1 , то триггер Т 1 будет менять свое состояние всякий раз, когда триггер Т 0 осуществляет переход из 1 в 0. При таком переходе триггера вырабатывается сигнал переноса в старший разряд, что характерно для сложения двоичных чисел. При этом на инверсном выходе 0 триггера Т 0 формируется переход из 0 в 1, т. е. вырабатывается сигнал заема из старшего разряда, что характерно для вычитания двоичных чисел. Следовательно, если состояние счетчика считывается с прямых выходов триггеров Q 3 …Q 0 , то получим суммирующий двоичный счетчик. Если же состояние счетчика считывается с инверсных выходов триггеров 3 … 0 , то получим вы-

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию