Лекция 9
Счетчики и пример их описания на языке высокого уровня Verilog
Счетчики
•Последовательная схема на выходе которой формируется заданная
повторяющаяся последовательность называется счетчиком
•Счетчики строятся на основе триггеров, каждый из которых соответствует одному биту счетной последовательности
Типы счетчиков по способу построения
•На JK-триггерах – наиболее гибкая комбинация (возможность получать дополняющие сигналы и возможность устанавливать или сбрасывать триггеры в нужные состояния)
•На D-триггерах – предпочтительнее при проектировании СБИС (состоит из меньшего количества элементов)
•На RS-триггерах – менее предпочтителен (запрещённые состояния)
Типы счетчиков по способу счета
•Синхронные двоичные счетчики
–Двоичные счетчики с прямым направлением счета
–Двоичные счетчики с обратным направлением счета
–Двоичные реверсивные счетчики
–Двоичные счетчики с произвольным коэффициентом счета
•Асинхронные двоичные счетчики
Счетчики на JK-триггерах
•Для синхронной работы схемы все триггеры должны управляться одним и тем же управляющим сигналом
•Для получения нужной последовательности определяются логические функции на входе каждого триггера
•Требуемая логическая функция является комбинацией состояний на выходах 
триггеров
Счетная последовательность и диаграмма состояний
Последовательность |
Диаграмма состояний |
||
C |
B |
A |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
|
Нахождение функции на входах триггеров
•Существуют 4 возможных сценария поведения выходов каждого из триггеров (для любого счетчика):
Состояния входов для
JK-
счетчика
–Выход находится в состоянии 0 и остается в нем
–Выход находится в состоянии 1 и остается в нем
–Происходит изменение выходного состояния из 0 в 1
–Происходит изменение выходного состояния из 1 в 0
J=0, K=0 или J=0, K=1
J=1, K=0 или J=0, K=0
J=1, K=1 или J=1, K=0
J=1, K=1 или J=0, K=1
Таблица возбуждения JK- триггера
•Таблица возбуждения призвана уменьшить
количество входных комбинаций (заменой вида: х – любое состояние)
•Она упрощает понимание поведения триггера от входных воздействий J и K триггера
Q → Q+ |
J |
K |
0 → 0 |
0 |
х |
1 → 1 |
х |
0 |
0 → 1 |
1 |
х |
1 → 0 |
х |
1 |
Таблица переходов состояний
Текущее состояние |
Следующее состояние |
||||
С |
В |
А |
С+ |
В+ |
А+ |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Составление карт Карно для счетчиков
•Используя таблицу переходов состояний и таблицу возбуждений можно заполнить карту Карно для 3-разрядного счетчика
•Внутри карты записываются состояния, получаемые при данной комбинации на следующем такте в соответствии с диаграммой состояний и выбранного входа
•Например для входа JC:
С BA 00 |
01 |
11 |
|
10 |
||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
х |
х |
х |
|
х |
C |
B |
A |
C+ B+ A+ |
|
||
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
JC |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
KC |