- •2.3. Лабораторный практикум
- •Распределение тем лабораторных занятий по времени
- •2.3.В.1. Ознакомление с системой моделирования matlab
- •2.3.В.2. Общие рекомендации по исследованию характеристик и параметров цепей и устройств в среде ewb
- •2.3.1. Лабораторная работа № 1 Моделирование логических функций
- •1.1. Краткие теоретические сведения
- •1.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.2. Лабораторная работа № 2 Моделирование цифровых триггеров
- •2.1. Краткие теоретические сведения
- •2.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.3. Лабораторная работа № 3 Моделирование регистров
- •3.1. Краткие теоретические сведения
- •3.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.4. Лабораторная работа № 4 Моделирование счетчиков
- •4.1. Краткие теоретические сведения
- •4.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.5. Лабораторная работа № 5 Моделирование комбинационных устройств
- •5.1. Краткие теоретические сведения
- •5.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.6. Лабораторная работа № 6 Моделирование работы арифметико-логического устройства при выполнении операций суммирования и умножения
- •6.1. Краткие теоретические сведения
- •6.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.7. Лабораторная работа № 7 Моделирование работы микропроцессора при выполнении операций умножения двоичных чисел
- •7.1. Краткие теоретические сведения
- •7.2. Задание на лабораторную работу
- •2.3.8. Лабораторная работа № 8 Проектирование и моделирование цифровых устройств
- •8.1. Задание на лабораторную работу
- •12. Расскажите о параметрах и работе цифровых мультиплексоров.
- •3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •3.1. Перечень основной и дополнительной литературы
- •3.1.1. Основная литература:
- •3.1.2. Дополнительная литература:
- •3.2. Методические рекомендации преподавателю
- •3.3. Методические указания студентам по изучению дисциплины
- •3.4. Методические указания и задания для выполнения курсовой работы
- •3.4.1. Постановка задачи и цель курсовой работы
- •3.4.2. Задание 1. Расчет, анализ и синтез комбинационных схем
- •3.4.2.4. Пример выполнения задания.
- •3.4.3. Задание 2. Расчет, анализ и синтез комбинационных схем
- •3.4.2.3. Методические указания по выполнению задания 2.
- •3.4.4. Правила выполнения и оформления курсовой работы
- •Пример правильного оформления расчета
- •3.5. Учебно-методическая карта дисциплины
- •3.6. Материально-техническое обеспечение дисциплины
- •3.7. Программное обеспечение использования современных информационно-коммуникативных технологий
- •3.8. Технологическая карта дисциплины Поволжский государственный университет сервиса
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 |