Schyotchik_4-2-2-1
.pdfМинистерство образования Российской Федерации Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Химико-технологический факультет
Суммирующий счётчик на несамодополняющемся коде 4-2-2-1.
Курсовая работа по курсу Электроника
Выполнил: Студент группы АТП-10 Шаталов А. Батькович Проверил:
Доцент кафедры умных людей Профман Д. Батькович
Пермь, 2012
Введение
Целью работы является изучить устройство несамодополняющегося счётчика на основе кода 4-2-2-1 и реализовать его на схемах ТТЛ.
2
Кодировка 4-2-2-1.
Код типа 4-2-2-1 является ytсамодополняющимся кодом типа BCD (См. Таблицу 1), т. е. несимметричным двоично-десятичным кодом (см. Таблицу 2). Таким образом запрещёнными избыточными кодовыми комбинациями являются 6 символов.
Основные BCD коды
Таблица 1
|
2-4-2-1 |
|
|
|
(код |
4-2-2-1 |
5-1-2-1 |
|
Айкена) |
|
|
0 |
0000 |
0000 |
0000 |
1 |
0001 |
0001 |
0001 |
2 |
0010 |
0010 |
0010 |
3 |
0011 |
0101 |
0011 |
4 |
0100 |
0110 |
0111 |
5 |
1011 |
1001 |
1000 |
6 |
1100 |
1010 |
1001 |
7 |
1101 |
1101 |
1010 |
8 |
1110 |
1110 |
1011 |
9 |
1111 |
1111 |
1111 |
Карта кода типа 4-2-2-1
Таблица 2
|
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
0 |
1 |
- |
2 |
01 |
- |
3 |
- |
4 |
11 |
- |
7 |
9 |
8 |
10 |
- |
5 |
- |
6 |
Таблица функционирования счётчика (см. Таблица 3) отражает состояния выходов триггерова счётчика в зависимости от предыдущего состояния.
В реализуемом счётчике по приходу сигнала состояние повышается на 1 (в десятиричной системе счисления) в соответствии с кодом типа 4-2-2-1.
3
Таблица состояний для счётчика (код 4-2-2-1)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состояния счётчика |
|
|
|
||||
№ |
Предыдущее |
|
|
Переход |
|
Следующее состояние (n+1) |
|||||||
состояние (n) |
|
|
|
||||||||||
сигнала, n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Q4 (n) |
Q3 (n) |
Q2 (n) |
Q1 (n) |
FQ4 |
|
FQ3 |
FQ2 |
FQ1 |
Q4 (n+1) |
Q3 (n+1) |
Q2 (n+1) |
Q1 (n+1) |
|
|
|
||||||||||||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
▲ |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
▲ |
▼ |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
▲ |
▼ |
▲ |
0 |
1 |
0 |
1 |
3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
▲ |
▼ |
0 |
1 |
1 |
0 |
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
▲ |
▼ |
▼ |
▲ |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
5 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
▲ |
▼ |
1 |
0 |
1 |
0 |
6 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
▲ |
▼ |
▲ |
1 |
1 |
0 |
1 |
7 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
▲ |
▼ |
1 |
1 |
1 |
0 |
8 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
▲ |
1 |
1 |
1 |
1 |
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
▼ |
▼ |
▼ |
▼ |
0 |
0 |
0 |
0 |
4
Составление карт функций переходов
Карты составляются для всех четырёх триггеров. Для этого составляется карта кода, карта функций переходов (См. Таблицу 4).
Карты переходов функций переходов
Таблица 4
|
|
|
00 |
|
01 |
|
11 |
|
10 |
|
|
|
|||||
00 |
0 |
|
1 |
|
- |
|
2 |
|
|
|
|||||||
01 |
- |
|
|
3 |
|
- |
|
4 |
|
|
|
||||||
11 |
- |
|
|
7 |
|
9 |
|
8 |
|
|
|
||||||
10 |
- |
|
|
5 |
|
- |
|
6 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FQ4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
|
▲ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
▼ |
|
1 |
|
Q4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FQ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
0 |
|
|
▲ |
|
- |
|
|
▼ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
▲ |
|
- |
|
|
▼ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
|
▲ |
|
▼ |
|
1 |
|
Q4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
▲ |
|
- |
|
|
▼ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
0 |
|
1 |
|
- |
|
2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
3 |
|
- |
|
4 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
- |
|
|
7 |
|
9 |
|
8 |
|
Q4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
5 |
|
- |
|
6 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FQ3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
|
▲ |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
|
▼ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
▼ |
|
1 |
|
Q4 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
|
▲ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FQ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
|
▲ |
|
|
▼ |
|
- |
|
|
▲ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
▼ |
|
- |
|
|
▲ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
|
▼ |
|
▼ |
|
|
▲ |
|
Q4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
▼ |
|
- |
|
|
▲ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
5
Требуемые значения входов триггеров и дешифратора
Поучим значения для входов на триггеры JK-типа с помощь карт Карно (См Таблицу 5).
Карты Карно для входов на триггеры.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6 |
||||
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q1 |
|
|
|
|||
|
Q |
3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
|
x |
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Q4 |
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|||||||||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
- |
|
|
|
x |
|
x |
|
|
x |
|
Q4 |
|
|
- |
|
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
Q4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
|
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
||
|
Q |
3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
|
x |
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Q4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|||||||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
- |
|
|
|
x |
|
x |
|
|
x |
|
Q4 |
|
|
- |
|
|
0 |
|
1 |
|
0 |
|
Q4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
x |
|
- |
|
|
x |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
||
|
Q3 |
0 |
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
|
|
Q3 |
|
x |
|
x |
|
- |
|
1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|||||||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
x |
|
- |
|
1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
x |
|
|
x |
|
Q4 |
|
|
- |
|
|
x |
|
1 |
|
0 |
|
Q4 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
x |
|
- |
|
1 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
|
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
||
|
Q |
3 |
1 |
|
|
x |
|
- |
|
1 |
|
|
|
|
|
Q |
3 |
|
x |
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Q4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
x |
|
- |
|
1 |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
- |
|
|
|
x |
|
x |
|
1 |
|
Q4 |
|
|
- |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
x |
|
Q4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
|
x |
|
- |
|
1 |
|
|
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
|
x |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Q |
|
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
6
В результате мы получили значения для входов на триггеры.
Триггер |
|
|
|
J |
|
K |
|||||
4 |
|
Q |
1Q3 |
Q1Q2 |
|||||||
3 |
|
|
Q2 |
Q1Q2+Q |
1Q4 |
||||||
2 |
|
|
Q1 |
Q1+Q3+Q4 |
|||||||
1 |
|
|
Q |
1 |
|
Q1 |
Так же мы таким же методов вычислим нужные состояния для входа на дешифратор.
|
|
|
|
|
|
|
FQ4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
Q4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
FQ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
Q4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
FQ3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
0 |
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
|
Q4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
0 |
|
- |
|
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
FQ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
1 |
|
|
Q1 |
|
|
Q |
1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
0 |
|
1 |
|
- |
|
0 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q4 |
||||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
- |
|
|
1 |
|
1 |
|
0 |
|
Q4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Q3 |
- |
|
|
1 |
|
- |
|
0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
Q2 |
|
|
Q2 |
|
|
|
7
Выбор типа логики
Следующим этапом в синтезе счётчика является выбор типа логики и разработка принципиальной схемы исходя из сделанного выбора логики.
Выбор типа логики осуществляют, соблюдая требования, предъявляемые к счётчику. И отдельно и интегральной микросхеме.
U0=0,5 В
U1=2,7 В
Iпотр=30 мА fmax=20 МГц
Поставленным условиям удовлетворяет серия К155 из логики ТТЛ. Данную логику мы и взяли за основу последующей схемы.
Из выбранной сериий мы взяли:
–4 микросхемы «JK-триггер» - К155ТВ1;
–1 микросхему «4 логических элемента 2И-НЕ» - К155ЛА3;
–1 микросхему «3 логических элемента 3И-НЕ» - К155ЛА4;
–Дешифратор — КР555ИД18;
–Две кнопки — КМ8-1;
–Блок индикации — АЛС320В; Пользуясь картами Карно и имеющимися микросхемами мы
спроектировали счётчик основанный на коде 4-2-2-1 (приложение 1). При подсчёте импульсов счётчик будет показывать на блоке индикации число импульсов.
8
Заключение
Мы спроектировали счётчик основанный на ТТЛ (К155). В результате мы получили схему счётчика, включающий JK-триггеры, дешифратор, индикационный блок.
9