1.5. Блок счета, хранения и вывода
Данный блок схемы (рис. 5) будет считать, хранить и подавать на выходы сигналы «1» с мультиплексора.
Задача блока – принимать последовательности из 16-ти битов, находить в них количество лог. 1 и заносить его в регистр.
Блок реализуется двух на счетчиках 74191 и одном регистре 74378.
С мультиплексора может прийти любое количество «единичек» – от 0 до 16. Первый счетчик в блоке рассчитан на счет до 15, вместе со вторым они могут зафиксировать число 100002 = 16 через выход переноса RCON (так же, как в управляющем счетчике).
Рис. 5. Блок счета, хранения и вывода
Счетчики имеют вход сброса по инвертированному лог. уровню 1 nRST или res. Последовательные данные с мультиплексора идут с инверсией на вход разрешения счета GN. GN позволяет при подаче на него логической единицы остановить счет. Соответственно, когда с мультиплексора идет «0», он инвертируется в «1», и счетчик пропускает этот бит. «1» наоборот превращается в «0», и счетчик его фиксирует.
5 выходных битов счетчиков идут на входы D1 – D5 6-битового регистра 74378. На незадействованный вход D6 подается постоянный лог. 0 (GND).
Инверсный вход EN при подаче лог. 1 запрещает перезапись значений со входов регистра по фронту CLK. Имеет смысл подавать лог. 0 на EN только в момент, когда счетчик сосчитал все данные с мультиплексора. Это и реализуется предыдущим блоком в п. 1.4.
Число из регистра в двоичном виде выводится как O[5..1].
По заданию, на отдельный выход должна подаваться «1», когда число больше 14 (т. е. 15 или 16). Для этого к регистру подключен дополнительный выход limit, на который поступает лог. 1, когда Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = 1 или Q5 = 1. Эти состояния соответствуют записанным 011112 = 15 и 100002 = 16.
1.6. Полная схема
На рис. 6 представлена полная схема.
Рис. 6. Полная схема
Временные диаграммы
Ниже представлены диаграммы симуляции работы схемы. На рис. 7 показано начало работы схемы: на nRST кратковременно подается лог. 0, на выходах регистра ничего нет (00000). Рассмотрен случай, когда подаются все 16 «единиц» на IN0 – IN15.
Рис. 7. Временная диаграмма начала работы схемы
(первый проход, N = 16)
Счетчик доходит до 16-ти и обнуляется сигналом res. Также становится «единицей» сигнал en, что позволяет зафиксировать число 16 (O1..4 = 0, O5 = 1) на весь следующий просчет. Limit устанавливается в «1».
Весь следующий проход будет храниться и выводиться число 16, а также «гореть» limit = 1.
На втором проходе уберем «единицы» с трех входов (рис. 8).
Рис. 8. Временная диаграмма второго прохода схемы (N = 13)
Мы видим, что до 3-го прохода хранятся результаты 1-го, а на 3-ем записывается число 13 = 011012, «выключается» limit.
Приведем также пример записи числа 0, когда на всех входах 0 (рис. 9).
Рис. 9. Временная диаграмма прохода схемы (N = 0)
Временная диаграмма показывает, что в выходных сигналах нет разрывов, а значит, если вывести их на индикатор, он не будет мерцать.
Заключение
В ходе выполнения данной курсовой работы был разработан счетчик цифровых сигналов, который реализован в среде MAX+ plus. Как показало моделирование, схема устройства работает правильно и выполняет все требования, содержащиеся в техническом задании. В отчете объяснена работа каждого блока схемы и представлены временные диаграммы процесса счета.