- •Министерство образования рф
- •1.1 Назначение и классификация счетчиков.
- •1.2 Синтез счетчиков.
- •Обоснованный выбор схемы.
- •Разработка структурной схемы
- •Разработка функциональной схемы.
- •2.1 Составление таблицы функционирования счетчика.
- •2.2 Составление карт Карно функций управления входов j и k для каждого триггера.
- •2.3 Составление функциональной схемы.
- •2.4 Разработка схемы дешифратора.
- •2.5 Составление главной карты Карно по исходному коду:
- •2.6 Составление минимизированных логических уравнений:
- •Выбор элементной базы.
- •Разработка принципиальной схемы счетчика.
1.1 Назначение и классификация счетчиков.
Счетчик – это цифровое устройство, осуществляющее счет входных сигналов и хранение кода числа, отражающего количество подсчитанных сигналов. Сигналами могут быть перепады потенциалов или импульсы.
Счетчики реализуются на основе:
счетных триггеров,
регистров и кольцевых схем,
многоустойчивых схем.
В дальнейшем будут рассматриваться только счетчики на основе счетных триггеров, как наиболее распространенные.
Основными характеристиками счетчика являются:
модуль счета (или коэффициент пересчета Кс),
быстродействие счетчика.
Модуль счета Кс – максимальное число импульсов, которое может быть подсчитано счетчиком. После поступления Кс импульсов счетчик должен возвратиться в исходное состояние. Величина Кс характеризует число устойчивых состояний счетчик, содержащий m разрядов (триггеров), может иметь 2 в степени m устойчивых состояний, поэтому его модуль счета Kc. Количество поступающих на счетный вход импульсов представляется на выходе счетчика в виде двоичного числа в том или ином коде.
Быстродействие счетчика характеризуется :
разрешающей способностью счетчика ,
временем установки .
Под разрешающей способностью понимают минимально допустимый интервал времени между двумя входными сигналами, при котором не происходит потери счета сигналов. Время установки кода -интервал между моментом поступления входного сигнала и моментом завершения перехода счетчика из одного состояния в новое.
По порядку изменения состояний счетчики различают с естественным и произвольным порядком счета. Во-первых, значение кода каждого последующего состояния отличается на единицу от кода предыдущего. В счетчиках с произвольным порядком счета значения кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу.
Счетчики с естественным порядком счета, в свою очередь при каждом очередном импульсе на входе показание счетчика увеличивается на единицу, в вычитающем – уменьшается на единицу. Реверсивный счетчик может работать как вычитающий и как суммирующий.
По модулю счета Кс различают двоичные и недвоичные счетчики.
Частота импульсов на выходе последнего разряда счетчика в Кс раз меньше, чем частота входных импульсов. Поэтому счетчики могут быть использованы как делители частоты с коэффициентом деления равным Кс.
Счетчики широко используются в устройствах управления цифровых систем, в связной и контрольно-измерительной аппаратуре, в цифровых ЭВМ и т.п.
По структурной реализации счетчики делятся на параллельные, последовательные и последовательно-параллельные, которые различаются способами подачи счетных сигналов на входы и способами связи между разрядами (триггерами). В счетчиках последовательного типа счетные сигналы подаются только на вход триггера первого разряда. Для каждого последующего из разрядов сигналы переключения поступают с выхода предыдущих разрядов. В результате происходит последовательное переключение разрядов счетчика.
Последовательный разрядный суммирующий счетчик синхронизированный по заднему фронту изображен на рис.1., а его векторная диаграмма (рис.2.) поясняет его принцип срабатывания.
Рис.1. Рис.2.
Последовательные счетчики просты. Однако, их недостатком является то, что с увеличением разрядности пропорционально увеличивается время счета.
В счетчике параллельного типа счетные импульсы одновременно поступают на синхровходы триггеров во всех разрядах и осуществляют перевод счетчика в следующее состояние. Алгоритм функционирования такого счетчика обеспечивается связями между триггерами. Функциональная схема параллельного счетчика представлена выше.
Параллельные счетчики относятся к разряду быстродействующих. Достоинство такого счетчика – время установки не зависит от разрядности счетчика. Недостаток параллельного счетчика заключается в том, что при повышении разрядности, счетчика усложняется схема. В параллельно-последовательных счетчиках все разряды разбиваются на группы и применяются два вида межразрядных связей: внутри группы – параллельная связь, а между группами – последовательная.
По реализации счетчики бывают на триггерах, на регистрах и на кольцевых схемах. Наиболее распространенны счетчики на основе счетных триггеров.