Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Воловач В.И. УМКД Схемотехника ЭВМ. Файл 7.doc
Скачиваний:
49
Добавлен:
17.08.2019
Размер:
29.64 Mб
Скачать

2.3.4. Лабораторная работа № 4 Моделирование счетчиков

Цель работы: моделирование работы цифровых счетчиков.

4.1. Краткие теоретические сведения

Цифровым счетчиком называют функциональное устройство на триггерах, обеспечивающее счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета, формируемый обычно в двоичном коде, может считываться или храниться в триггере счетчика. При необходимости результат считывают после каждого счетного импульса на входе. Максимальное число, отсчитываемое счетчиком в двоичном коде, составляет 2n, где п – число последовательно включенных триггеров. При отсутствии ограничений на число поступающих импульсов счетчик через каждые 2n импульсов будет возвращаться в исходное нулевое состояние. Счетчики такого типа именуют пересчетными.

По целевому назначению счетчики классифицируют на следующие типы: суммирующие (производят прямой счет импульсов); вычитающие (выполняют обратный счет от наибольшего значения до нуля); реверсивные (применяют как в режимах прямого, так и обратного счета).

Цифровые счетчики можно получить, используя совокупность простейших триггерных и логических микросхем. Имеются также многоразрядные универсальные счетчики, выполненные в виде одной микросхемы высокого уровня интеграции (например, микросхемы К155ИЕ7, К564ИЕ14 и др.).

Принцип функционирования счетчика рассмотрим на примере трехразрядного счетчика, собранного на Т-триггерах. Его условное обозначение и функциональная схема показаны на рис. П4.1, а, б. Для обнуления счетчика (перед началом работы) используют специальную шину Уст. лог. 0 (рис. П4.1, б), к которой подключены все R-входы триггеров.

При появлений счетных импульсов на С-входе счетчика наблюдается последовательное переключение каждого из взаимосвязанных триггеров, как показано на диаграммах, приведенных на рис. П4.1, в.

Рис. П4.1. Условное обозначение (а), функциональная схема (б) и временная диаграмма работы (в) трехразрядного счетчика

Как видно из диаграммы, период переключения каждого последующего триггера увеличивается в два раза по сравнению с предыдущим. Приписывая Q-выходам переключенных триггеров символ лог. 1 (эти состояния на временной диаграмме показаны штриховкой), можно систематизировать состояния счетчика, как показано в табл. П4.1.

Таблица П4.1

Номер

импульса

Состояния триггеров

Выходной код

Q3

Q2

Q1

двоичный

десятичный

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

01

1

2

0

1

0

10

2

3

0

1

1

11

3

4

1

0

0

100

4

5

1

0

1

101

5

6

1

1

0

110

6

7

1

1

1

111

7

8

0

0

0

0

0

Анализ работы счетчика. Как видно из табл. П4.1, переключения триггеров в состояния лог. 1 имеют место при предварительных переключениях, предыдущего триггера от лог. 1 к лог. 0. Это означает, что в указанном режиме формируется сигнал переноса, вызывающий опрокидывание следующего триггера.

Из табл. П4.1 следует также, что модуль пересчета, т. е. число состояний счетчика между его обнулениями, трехразрядного счетчика равен 8.

Часто возникает задача проектирования счетчика с коэффициентом пересчета, не являющимся степенью 2. В этом случае требуется обеспечить принудительное обнуление счетчика после достижения им требуемого числа.

Например, требуется спроектировать двоичный счетчик импульсов, осуществляющий счет до 4. Для решения задачи могут быть использованы три триггера, соединенные по схеме трехразрядного двоичного счетчика с организованными обратными связями, обеспечивающими счет до 4. Каждый пятый входной импульс будет обнулять триггеры и счет начнется сначала (рис. П4.2).

Рис. П4.2. Двоичный счетчик, обеспечивающий счет до 4