Потехин / rep 2_сум_на 4-х_тг_counter
.docФедеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ
(ТУСУР)
Кафедра Телевидения и Управления
(ТУ)
«СЧЕТЧИК С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ПЕРЕНОСОМ»
ОТЧЕТ
По лабораторной работе
по дисциплине:
«ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРЫ»
Выполнили студенты гр. 153
_______Миргород В.Г.
_______Чернов П. В.
Проверил доцент кафедры ТУ
__________Потехин В. А.
2005
1 Цель работы:
В настоящее время широко используются такие цифровые устройства, как триггеры, счетчики, делители. В данной работе ставится цель изучить принципы построения четырехразрядного суммирующего счетчика с последовательным переносом и синтезировать его в программе электронного моделирования Electronic Workbench, которая позволяет проектировать цифровые схемы, осуществлять контроль и испытание полученных цифровых устройств.
-
Введение
Счетчик – это цифровое устройство, осуществляющее счет числа появлений на счетном входе устройства сигналов высокого или низкого логического уровня. Операция счета заключается в изменении числа N в счетчике на ± 1. Счетчик, в котором выполняется микрооперация счета N = N + 1, называется суммирующим, а счетчик, реализующий микрооперацию N = N – 1, – вычитающим. Счетчик называют реверсивным, если он имеет возможность реализовать обе операции.
-
Счетчик с последовательным переносом
Простейший счетчик может быть построен на JK – триггерах, в счетном режиме, выход каждого предыдущего соединен с тактирующим входом последующего.
Рисунок 3.1 Суммирующий четырехразрядный счетчик
На рисунке 3.1. изображена принципиальная схема суммирующего четырехразрядного счетчика. В исходное состояние счетчик приводится подачей логической «1» на входы CLR. Так как на входы J и K всех триггеров поданы логические «1», то триггеры работают в счетном режиме.
Тактирующие импульсы подаются на вход CLK первого триггера. Выход первого триггера соединен со входом второго, выход второго со входом третьего, выход третьего соединен со входом четвертого. В таком режиме каждый триггер работает как делитель частоты на 2. В итоге схема из четырех триггеров образует четырехразрядный суммирующий счетчик. Эпюры напряжений на выходах триггеров такого счетчика приведены на рисунке 3.2, а таблица истинности в таблице 3.1.
Рисунок 3.2. Эпюры напряжений на выходах триггеров
Таблица 3.1. Таблица истинности для четырехразрядного счетчика на 16
N |
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
При выставлении реальных параметров схемы наблюдались сбои в работе первого триггера. Предельная частота генератора, на которой первый триггер ещё переключался, составляла примерно 4 МГц.
На рис 3.3. изображены эпюры напряжений с выхода генератора и с выхода первого триггера на запредельной частоте. (Одно деление по горизонтальной оси составляет 5 мкс, по вертикальной 5 В) (Примечание: При превышении предельной частоты фронты импульсов полностью исчезают, судя по всему это связано с недоработками EWB) Из рисунка 3.3 видно, что при частоте выше предельной счетчик уже не может делить частоту на 16.
1 – эпюры напряжений с выхода генератора
2 – эпюры напряжений с выхода 4 триггера
Рис. 3.3. Эпюры с выходов
Выводы:
В ходе работы было исследовано устройство и принцип действия суммирующего счетчика на 16, синтезирован суммирующий счетчик на 16 на основе JK – триггеров, освоена среда электронного моделирования Electronic Workbench. Достоинством такого типа счетчиков является высокая помехозащищенность, недостатком – то, что быстродействие такого счетчика определяется быстродействием входящих в него триггеров, и с увеличением количества разрядов, и, следовательно, триггеров, быстродействие ухудшается.