Двоично десятичный счетчик его диаграммы

Двоично десятичный счетчик его диаграммы

Задача 1.

В приведенном ниже списке интегральных микросхем укажите (через пробел) номера цифровых микросхем комбинационного типа.

Ответ: 1 5 7 9. Указаны микросхемы сумматора, ПЗУ, дешифратора и мультиплексора. Кроме них в списке приведены обозначения двух аналоговых микросхем (стабилизатора постоянного напряжения и операционного усилителя) и цифровых микросхем последовательностного типа (D -триггера, ОЗУ, счетчика и регистра).

Задача 2.

Записать в виде восьмиразрядного двоичного числа со знаком дополнительный код числа минус 35.

Ответ: 11011101. Он соответствует двоичному коду числа 256-35=221.

Задача 3.

Указать сегмент диаграммы Венна, которому соответствует логическое выражение C ⋅ ( A + B ) ¯ .

Ответ: 7. Это часть круга С, в которой надо исключить области, принадлежащие кругу А и кругу В. К аналогичным рассуждениям приводит и эквивалентное преобразование логического выражения: C ⋅ ( A + B ) ¯ = C ⋅ A ¯ ⋅ B ¯ .

Задача 4.

Указать логические соотношения (их номера через пробел в порядке нарастания), в которых допущена ошибка.

1. A B ¯ ⋅ B C ¯ = B ¯ + A + C ¯

2. ( A + B ) ( A + C ) = A + B C

3. A ¯ ⊕ B = A B ¯ ⋅ ( A + B )

4. A B ¯ + A ​ ​ ¯ С = A B ¯ ( A + C )

6. A B ¯ + B C ¯ = A B C ¯

Ответ: 3 6. Для доказательства справедливости представленных соотношений можно воспользоваться законами булевой алгебры или диаграммами Венна.

Задача 5.

Указать значения булевой функции f = A B C ¯ + A ¯ C + B ¯ C на восьми наборах таблицы истинности, соответствующих указанным на рисунке клеткам карты Карно (f₇. f).

Ответ: 01101010. Логическая функция записана в ДНФ. Каждому слагаемому соответствует блок из логических 1 на карте Карно. Блок A B C ¯ дает 1 в клетке 6. Блок A ¯ C дает 1 в клетках 1 и 3. Блок B ¯ C заполняет единицами клетки 1 и 5.

Задача 6.

На каком выходе дешифратора повторяется сигнал А?

Решение. На вход С D-триггера подана логическая 1. Следовательно, он работает как повторитель уровня, который подан на вход D. При этом на его прямом выходе — 0, инверсном — 1. На выходе логического элемента «Исключающее ИЛИ» формируется логический 0, так как уровни на входах одинаковые. Так как на всех адресных входах дешифратора (в данном случае он работает как демультиплексор) логические нули, входной сигнал А повторится на его нулевом выходе. На всех других выходах будет уровень лог. 1.

Задача 7.

Какое число загорится на цифровом индикаторе?

Ответ: 71. На рисунке изображена функциональная схема восьмиразрядного сумматора, на входы А и В которого поступают слагаемые, записанные в шестнадцатеричной форме (суффикс Н). На выходе формируется сумма 48Н+29Н=71Н. Старшая тетрада через дешифратор (преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора) высвечивает на левом индикаторе цифру 7, младшая — цифру 1 на правом индикаторе.

Задача 8.

Указать восьмиразрядное слово Х (х₇. х), которое надо подать на входы мультиплексора для реализации логической функции F = A B С ¯ + A B ¯ С + A ¯ B C .

Ответ: 10010111. Логическая функция записана в СДНФ и принимает единичные значения на трех наборах входных переменных А, В и С — шестом, пятом и третьем (номера наборов получены путем суммирования весовых коэффициентов адресных входов мультиплексора, соответствующих прямым значениям переменных). На эти информационные входы мультиплексора надо подать логические нули, так как функция формируется на его инверсном выходе.

Задача 9.

Указать функцию сравнения, которую фиксирует горящий светодиод?

Ответ: 3. На один из входов сумматора с весом 1 постоянно подана логическая 1. Для того чтобы горел светодиод, должен быть логический 0 на выходе сумматора с весом 16, т.е. выполняться неравенство A + B ¯ + 1 16 . На конкретных примерах четырехразрядных чисел А и В легко убедиться, что светодиод горит при А B ¯ = 15 − В ). Пусть, например, А=В=5. Пятиразрядная сумма на выходе сумматора отображается числом 16=10000. Светодиод не горит. Тот же эффект будет если А > 5. А если А F = C + B D + A ¯ ⋅ B ¯ ⋅ D ¯ , которому соответствует вариант реализации устройства на микросхемах К155ЛР3 и К155ЛН1, показанный на рисунке.

Задача 21.

Построить временную диаграмму выходного напряжения.

Решение. Двоично-десятичный счетчик циклически пробегает 10 состояний (с нулевого по девятое), поэтому картинка выходного напряжения периодически повторяется через 10 мс. В восьмом и девятом состояниях счетчика работа мультиплексора запрещена, выход U находится в третьем состоянии (состояние разомкнутого выхода). В нулевом и первом состояниях счетчика нули на адресных входах мультиплексора обеспечивают прохождение на выход проинвертированного сигнала генератора G. Во втором и третьем состояниях счетчика на выход проходит логическая 1 с выхода счетчика, обозначенного меткой 2. В четвертом и пятом состояниях счетчика на выход проходит логическая 1 с выхода счетчика, обозначенного меткой 4. В шестом и седьмом состояниях счетчика мультиплексор коммутирует на выход сигнал с выхода счетчика, обозначенного меткой 1, где частота генератора делится в два раза.

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..Q_4.

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.

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.

Асинхронные импульсные счетчики (счетчик – пульсаций)

Асинхронный счетчик (счетчик – пульсаций) представлен на рис. 63.

При С = 1 и D =1 следует Q + _r = 1 dT_r. При dT = 1 следующее состояние триггера Q + _r = 1 , т. е. его состояние изменяется при каждом изменении сигнала Т с 1 на 0. Таким образом, каждый триггер является счетчиком по mod 2. На рис. 63, б показаны временные диаграммы, поясняющие работу счетчика на рис. 63, а. Общим недостатком всех асинхронных импульсных счетчиков является последовательное срабатывание триггеров, а значит, большое время реакции на изменение входного сигнала . На рис. 63, в показан граф переходов трехразрядного счетчика, построенный по временной диаграмме (рис. 63, б). Внут­рен­нее состояние счетчика можно характеризовать числом j. Десятичные эквиваленты этих двоичных чисел указаны в узлах графа переходов. При каждом переходе счетчика число j увеличивается на 1 в соответствии с двоичной системой счисления, и при достижении максимального значения j = 7 возвращается в исходное (нулевое) состояние j = 0. Таким образом, схема (рис. 63, а) представляет собой двоичный суммирующий счетчик по mod 8.

Рис. 63. Трехразрядный счетчик (а); временная диаграмма работы (б);
граф переходов (в)

Последовательное соединение m счетчиков по mod 2 дает двоичный счетчик по mod 2 m .

Двоичные счетчики

Работа двоичного счетчика с последовательным переносом микросхемы КР1533 ИЕ5. Он выполнен на четырех синхронных JK-триггерах. Входы J и К всех триггеров объединены между собой и на них подан потенциал логической единицы. Следовательно, все триггеры выполняют функцию Т-триггера и меняют свое состояние на противоположное при каждом переходе напряжения 1, 0 на входе синхронизации С. Для расширения функциональных возможностей три триггера включены в цепочку, а один – раздельно. Имеются два входа R0. Они являются входами ЛЭ , имеющими инверсное управление. При подаче логической единицы на оба входа R0 на выходе ЛЭ DD1 появится логический ноль. Все триггеры установятся в нулевое состояние.

Рис. 64. Асинхронный счетчик

Для получения четырехразрядного счетчика выход триггера DD2 Q1 подключается ко входу синхронизации С2 триггера DD3.

Так как триггеры меняют свое состояние в момент перепада 1,0, то в моменты окончания первого входного импульса на выходе Q1 появится логическая единица. В момент окончания второго импульса триггер DD2 вернется в исходное состояние. При этом перепад сигнала 1,0 на выходе Q1 перебросит триггер DD3 в состояние 1 и т.д.

Характерной чертой асинхронных счетчиков является то, что импульсы счета поступают на тактовый вход только первого триггера, а каждый последующий триггер управляется выходным сигналом предыдущего. Это приводит к тому, что сигнал на вход последнего триггера приходит лишь тогда, когда все предыдущие триггеры переключились. Изменение каждого из выходных сигналов от Q1 до Q4 происходит с задержкой, равной времени срабатывания триггера.

Рис. 65. Синхронный счетчик

В многоразрядных последовательных счетчиках высокая частота следования импульсов счета может привести к тому, что n-триггер не успеет переключиться до прихода следующего импульса счета. Поэтому период следования импульсов счета в процессе должен быть больше времени распространения сигнала в цепи.

От этих недостатков свободны синхронные (параллельные) счетчики. В отличие от асинхронных счетчиков тактовые импульсы в синхронных счетчиках одновременно подаются на С всех разрядов. Чтобы в каждом такте не переключались все триггеры, для управления процессом переключения используются J- и К-входы, как показано на рис. 65. В соответствии с таблицей С1 триггер DD1 переключается при поступлении каждого тактового импульса. Для этого в триггере DD1 должно выполняться условие J = K = 1. Триггер DD2 при поступлении тактового сигнала переключится только тогда, когда Q0 = 1. Это достигается подключением J- и К-триггера DD2 к выходу Q0. Триггер DD3 может переключиться при условии Q0 = Q1 = 1. Для этого одна пара J- и К-входов соединена с Q0, а другая – с Q1. Следовательно, у триггера DD3 каждая пара J- и К-входов подключается к выходу предыдущего триггера. При использовании одинаковых триггеров с тремя J- и тремя К-входами в триггерах DD1 DD3 некоторые J- и К-входы не используются. На эти входы нужно подавать логическую «1», чтобы обеспечить надежную работу схемы.

Таким образом, каждый триггер уменьшает частоту входного сигнала в два раза, а четыре последовательно включенных триггера обеспечивают ее деление на 16.

Число, записанное в счетчиках и представленное сочетанием логических нулей и единиц на выходе Q, можно определить с помощью уравнения

N = Q_m · 2 m – 1 + Q_{m — 2} · 2 m – 2 + …+ Q1· 2 0 ,

где m – номер триггера; 2 0 , …, 2 m – 2 , 2 m – 1 – вес соответствующего разряда; Q1…Q_m – единица или ноль в зависимости от сигнала на соответствующем входе. Из уравнения следует, что вес четвертого триггера – 8, третьего – 4, второго – 2, первого – 1. Данный счетчик относится к числу суммирующих.

Достоинствами подобного счетчика являются простота схемы и легкость увеличения разрядности (путем подключения к выходу последнего триггера цепочки последовательно соединенных триггеров).

Десятичные счетчики

Для создания счетчиков, у которых К_СЧ = 10, в двоичные счетчики вводят дополнительные логические связи (прямые и обратные). Таким способом получают широко распространенные десятичные (декадные) счетчики с К_СЧ = 10, имеющие десять комбинаций выходных сигналов.

Такие счетчики работают в соответствующем двоично-десятичном коде. Его относят к числу взвешенных, так как каждый разряд имеет свой вес.

Рис. 66. Временная диаграмма десятичного асинхронного счетчика (а);
схема счетчика (б)

Число, записанное в этих кодах, можно представить в виде суммы

где а₁ – а₄ – веса соответствующих разрядов; Q1 – Q4 единица или ноль в зависимости от состояния триггеров соответствующего разряда. Наиболее часто применяют двоично-десятичный код 8 – 4 – 2 – 1. Цифры в названии кода характеризуют вес триггеров счетчика, начиная с последнего.

При работе схемы используют синхронный четырехразрядный двоичный счетчик, представленный на рис. 66, а. Схема выполняет счет в натуральном коде, однако имеет ограниченную емкость 10. Получается так называемый десятичный (декадный) счетчик Binary Code Digital – BCD. Называется так потому, что отсчитывает 10 состояний, закодированных в двоичной форме с удельным весом разрядов 1, 2, 4, 8. Чтобы преобразовать этот счетчик в декадный, работающий в коде 8421, нужно ввести обратную связь, которая обеспечивает его возврат в исходное состояние при поступлении десятого импульса. Для этого выход Q3 соединяется с одним из J-входа Q1, и в результате получается схема, показанная на рис. 66, а. Асинхронный счетчик работает так же, как и синхронный двоичный счетчик. В декадном счетчике в коде 8421 триггер Q3 должен переключаться в «1» один раз.

Синхронные счетчики (стр. 3 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3

Подобным образом заполняют остальные строки табл. 4.2.

Составление функций возбуждения каждого триггера десятичного разряда счетчика на JK-триггерах выполняется с использованием матрицы переходов JK-триггера и ничем не отличается от вышеприведенного. Поэтому ограничимся приведением сформированной таблицы переходов и функций возбуждения JK-триггеров счетчика (табл. 4.3).

Минимизация функций возбуждения

Представим функции возбуждения в минимальной дизъюнктивной нормальной форме. Для этого занесем на диаграммы Вейча функции возбуждения триггеров.

Перед заполнением диаграмм Вейча составим эталонную диаграмму Вейча, в которой обозначим все поля десятичными цифрами (рис. 4.4). Эти числа соответствуют десятичной записи двоичного набора конституенты единицы. Теперь процесс составления диаграмм Вейча для функций возбуждения триггеров счетчика предельно облегчается. Занесем неопределенные коэффициенты ai, bi в поля, цифровые обозначения которых совпадают с индексами рассматриваемых коэффициентов (рис. 4.5 и 4.6).

Из таблицы переходов десятичного счетчика в коде 2421 видно, что из 16 возможных состояний используются только 10. Остальные шесть являются запрещенными, они никогда не появляются при правильной работе счетчика. Это 0101, 0111, 1001, 0110, 1000 и 1010 (им соответствуют незаполненные поля диаграмм Вейча). На этих наборах аргументов значения функций можно выбирать произвольно. При этом минимизация функций возбуждения сводится к минимизации не полностью определенных переключательных функций. Отметим на диаграммах Вейча эти состояния символом Х (см. рис. 4.5 и 4.6).

Рис. 4.5. Диаграммы Вейча функций возбуждения DV-триггеров

Рис. 4.6. Диаграммы Вейча функций возбуждения JK-триггеров

Затем выберем значения коэффициентов аi и bi в диаграммах так, чтобы получить минимальные выражения для функций возбуждения.

При этом необходимо помнить следующее:

a) выбор значений коэффициентов аi и bi осуществляется для каждого триггера независимо от другого триггера;

b) диаграммы Вейча для функций возбуждения входов J и K одного JK-триггера между собой не связаны;

c) диаграммы Вейча для функций возбуждения входов D и V одного DV-триггера взаимозависимы (см. матрицу переходов DV-триггера).

Поясним последнее замечание. В поле одного и того же набора в D— и V-диаграммах Вейча могут быть записаны неопределенные коэффициенты, содержащие одинаковый неопределенный коэффициент. Например, в клетке двенадцатого набора в D-диаграмме записан коэффициент а12 , а в V-диаграмме — (см. рис. 4.5). В этом случае, задав, например, в D1-диаграмме коэффициент а12 равным 1, необходимо это значение подставить и в член V1-диаграммы, т. е. этот член станет равным 0 независимо от значения коэффициента b12. Таким образом, взаимосвязь данных диаграмм проявляется при выборе значений неопределенных коэффициентов.

Функции возбуждения триггеров приведены на рис. 4.5 и 4.6.

Функция переноса

Рассмотрим организацию связи между десятичными разрядами. Для нашего счетчика в каждом десятичном разряде при переходе из состояния Q3Q2Q1Q0 = 1111 (цифра 9 в системе кодирования 2421) в состояние 0000 (цифра 0, см. последнюю строку в табл. 4.2 и 4.3) необходимо сформировать сигнал переноса в следующий разряд.

Схему, формирующую сигнал переноса Пi, можно построить, используя следующее выражение:

Пi = Пi-1 f ,

где Пi-1 — сигнал переноса из (i-1)-го разряда;

f — функция декодирования последнего состояния счетчика.

Для получения минимального выражения функции декодирования занесем на диаграмму Вейча запрещенные состояния и единицу на том наборе, который соответствует десятичной цифре 9 в данном двоично-десятичном коде. Остальные клетки диаграммы заполним нулями (рис.4.7). Выполнив покрытие единицы, получим минимальное выражение, необходимое для организации сигнала переноса:

Пi=Пi-1Q2Q1Q0 .

Схемы двоично-десятичных счетчиков, построенных на DV-триггерах и JK-триггерах с временными диаграммами работы приведены на рис. 4.8 и 4.9 соответственно.

Рис. 4.8. Двоично-десятичный счетчик в коде 2421 на DV-триггерах (а) и временная диаграмма его работы (б)

Рис. 4.9. Двоично-десятичный счетчик в коде 2421 на JK-триггерах (а) и временная диаграмма его работы (б)

Динамические параметры счетчика

По временной диаграмме работы счетчика (см. рис. 4.8 и 4.9) можно определить следующие динамические параметры:

· время установления нового состояния на выходах счетчика,

· задержки переключения сигнала на выходе переноса,

· время максимального переходного процесса.

Рассмотрим оценку данных параметров на примере двоично-десятичного счетчика, построенного на DV-триггерах (см. рис. 4.8).

Время установления нового состояния

Время установления нового состояния на выходах счетчика равно промежутку времени между активным фронтом считаемого сигнала и моментом установления на выходах триггеров нового состояния. Это время определяется задержками переключения триггера (см. рис. 4.8,б):

,

.

Максимальное значение данного параметра показывает, через какое время после подачи считаемого сигнала можно опрашивать новое состояние счетчика.

Задержки сигнала переноса

Задержки формирования сигнала переноса счетчика равны задержкам переключения логического элемента D4 (см. рис. 4.8,б):

,

.

Максимальное время переходного процесса

Максимальное время переходного процесса определяется от момента появления активного фронта считаемого сигнала до момента завершения всех переходных процессов на логических входах триггеров счетчика. Это время зависит от текущего состояния счетчика. Например, для схемы счетчика на DV-триггерах это время складывается из задержки переключения триггера из 1 в 0 и задержки переключения логического элемента D3 из 0 в 1 (см. рис. 4.8,б):

.

2. Спроектировать двухразрядный двоично-десятичный счетчик для заданного варианта. Один десятичный разряд на DV-триггерах, другой на JK-триггерах. Схема счетчика должна иметь вход R установки начального кода.

3. Построить временную диаграмму работы каждого десятичного разряда счетчика с учетом задержек переключения используемых элементов. Временную диаграмму изобразить для выходов всех логических элементов и прямых выходов триггеров.

4. Написать выражения и определить значения для всех динамических параметров каждого десятичного разряда счетчика. Определяемые динамические параметры обозначить на временной диаграмме.

Порядок выполнения работы

1. В дисплейном классе отладить модель счетчика и получить временные диаграммы его работы.

2. На лабораторной установке закоммутировать схему первого разряда двоично-десятичного счетчика вместе с цепью переноса.

3. Проверить работу счетчика в статическом режиме.

4. Исследовать работу счетчика в динамическом режиме.

5. Закоммутировать второй разряд двоично-десятичного счетчика. Проверить этот разряд в статическом и динамическом режимах.

6. Выход переноса первого разряда двоично-десятичного счетчика соединить со входом С второго разряда двоично-десятичного счетчика. Проверить в динамическом режиме работу двухразрядного счетчика.

7. Измерить все динамические параметры для каждого десятичного разряда счетчика.

8. Показать преподавателю работу отлаженной схемы двухразрядного двоично-десятичного счетчика на экране осциллографа.

Отчет по работе

Отчет должен содержать:

1) исходные данные варианта задания;

2) матрицы переходов DV — и JK-триггеров;

3) таблицу переходов и функций возбуждения триггеров счетчика;

4) диаграммы Вейча функций возбуждения триггеров;

5) схемы двух разрядов двоично-десятичного счетчика с цепями переноса;

6) временные диаграммы;

7) оценку и измеренные значения динамических параметров для каждого десятичного разряда счетчика.

Список литературы

1. , Портной схем электронных цифровых машин. — М.: Советское радио, 1963.

2. Проектирование цифровых логических устройств. /Пер. с англ.; Под ред. . — М.: Машиностроение, 1985.

3. Логические цепи в цифровой технике. /Пер. с чешск.; Под ред. . — М.: Связь, 1977.

4. Проектирование цифровых вычислительных устройств на интегральных схемах. /Пер. с англ.; Под ред. . — М.: Мир, 1984.

5. Алексенко микросхемотехники. — М.: Сов. Радио, 1977.

6. Угрюмов элементов и узлов ЭВМ. — М.: Высшая школа, 1987.

7. Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т. 2. Проектирование устройств на цифровых ИС. /Пер. с голланд. — М.: Мир, 1987.

8. Блейксли цифровых устройств с малыми и большими интегральными схемами. /Пер. с англ. — К.: Вища школа, 1981.

9. , , и др. Аппаратные средства макетирования узлов и устройств ЭВМ. /Под ред. : Учебное пособие. — М.: МИФИ, 1991.

Варианты заданий

Во всех вариантах необходимо спроектировать двухразрядный двоично-десятичный счетчик. Один десятичный разряд — на DV — триггерах, другой — на JK — триггерах.

Десятичные номера двоичных наборов последовательных десятичных цифр в данном двоично-десятичном коде