Завдання для самостійної підготовки

Засвоїти теоретичний матеріал згідно з такими питаннями.

1. Тригери. Основні параметри тригерів. Класифікація тригерів. Побудова, принцип роботи і використання тригерів різних типів.

2. Регістри. Основні параметри регістрів. Класифікація регістрів. Побудова, принцип роботи і використання регістрів.

Завдання на практичне заняття Контрольні запитання

1. Які елементи називають тригерами? Наведіть класифікацію тригерів. Назвіть основні параметри тригерів.

2. Поясніть принцип побудови і роботи RS-, D-, T-, JK-тригерів.

3. Які елементи називають регістрами? Наведіть класифікацію регістрів. Назвіть основні параметри регістрів.

4. Поясніть принцип побудови і роботи регістрів зберігання.

5. Поясніть принцип побудови і роботи зсувних регістрів.

6Практичне заняття № 6 Лічильники

МЕТА ЗАНЯТТЯ: практично засвоїти принцип побудови і роботи лічильників.

ТРИВАЛІСТЬ ЗАНЯТТЯ: 2 ауд. год.

Основні теоретичні відомості

Цифровим лічильником імпульсів називають вузол виконаний на лічильних тригерах, який лічить імпульси, що надходять на його вхід. Підсумок у лічильнику буде в двійковому або двійково-десятковому коді і може зберігатися протягом потрібного часу.

Основні параметри лічильника — це вид коду (модуля лічби), розрядність і швидкодія.

За модулем лічби лічильники розподіляють на двійкові та десяткові.

Розрядність двійкового лічильника залежить від його призначення і може бути досить великою. Наприклад, існують ІМС, що мають 15–розрядні лічильники. У десяткових лічильниках для формування кожного десяткового розряду (декади) потрібно не менше чотирьох двійкових розрядів.

Швидкодія лічильника визначається максимальною частотою вхідних імпульсів, з якою він виконує свої функції. Вона залежить від схеми лічильника і від типу застосовуваних елементів.

За напрямком лічби лічильники поділяють на лічильники додавання (з прямою лічбою), лічильники віднімання (зі зворотною лічбою) та реверсивні. У лічильниках додавання з приходом чергового імпульсу результат збільшується на одиницю, у лічильниках віднімання — зменшується на одиницю. Реверсивні лічильники можуть працювати як у першому, так і в другому режимі. За способом організації перенесення розрізняють лічильники з послідовним, паралельним і комбінованим перенесеннями.

Розглянемо принцип побудови лічильників на прикладі трирозрядного лічильника додавання із послідовним перенесенням. Порядок зміни станів такого лічильника показано у табл. 6 .6. За початковий узято нульовий стан, тобто коли Q₁=Q₂=Q₃=0. З табл. 6 .6 видно, що у першому розряді Q₁ лічильний тригер почергово переходить або в стан лог. 0, або в стан лог. 1. Зміна ж стану кожного наступного розряду відбувається у разі зміни стану попереднього розряду від лог. 1 до лог. 0. Це означає, що лічильний тригер, переходячи з лог. 1 в лог. 0, має формувати сигнал перенесення, який перевертає наступний лічильний тригер. Зазначений порядок зміни станів реалізується, якщо схема є послідовним з'єднанням T‑тригерів, у якому лічильний імпульс подається на вхід першого тригера. Трирозрядний двійковий лічильник додавання з послідовним перенесенням зображено на рис. 6 .22.

Таблиця 6.6 – Стани лічильника додавання.

	Номер стану	Q3	Q2	Q1
	0	0	0	0
	1	0	0	1
	2	0	1	0
	3	0	1	1
	4	1	0	0
	5	1	0	1
	6	1	1	0
	7	1	1	1
а)		в)
б)

а — умовне графічне позначення; б — функціональна схема; в — часові діаграми роботи

Рисунок 6.22 – 3-х розрядний лічильник додавання з послідовним перенесенням

Лічильник віднімання можна отримати зі схеми лічильника, що зображений на рис. 6 .22,б, якщо під’єднувати тактовий вхід наступного Т‑тригера з виходом Q попереднього тригера.

Підвищення швидкодії лічильника досягається прискоренням перенесення. Один із способів прискорення перенесення в лічильниках засновано на уведенні в схему додаткових логічних елементів, які забезпечують можливість одночасного (паралельного) формування сигналів перенесення для всіх розрядів (рис. 6 .23).

Рисунок 6.23 – 3-х розрядний лічильник з паралельним перенесенням на JK‑тригерах

Максимальне значення двійкового числа, до якого відбувається підрахунок імпульсів вище наведеними лічильниками, обчислюється за формулою:

,

де N — кількість розрядів лічильника. Лічильники, зображені на рис. 6 .22 і рис. 6 .23 ведуть підрахунок імпульсів до 7. З приходом 8-го імпульсу вони скидаються в нульовий стан і підрахунок повторюється.

Іноді з’являється необхідність в підрахунку іншої кількості імпульсів. Наприклад, дуже часто постає потреба у переліченні на 10, тоді двійковий лічильник перетворюють на двійково-десятковий (лічильник за модулем 10). Для цього можна використати 4-х розрядний лічильник. Для переривання нормальної роботи лічильника, використовують схему, яка розпізнає стан 1010 (десять) та формує сигнал скидання всіх тригерів у початковий нульовий стан. Для лічильника з послідовним перенесенням може бути застосовано схему, зображену разом із часовими діаграмами на рис. 6 .24.

Стан 1010 визначають елементом І. На його виході з'являється сигнал лог. 1, який установлює додатковий RS-тригер T₅ у стан лог. 1. На інверсному виході Q5 з'являється негативний перепад, який за інверсними входами R установлює всі основні тригери в нульовий стан, після чого на виході елемента І буде також сигнал лог. 0. Наступний вхідний лічильний імпульс C₀ розпочинає новий цикл відліку й одночасно встановлює тригер T₅ за входом R у нульовий стан. Додатковий RS-тригер потрібен для підвищення функціональної надійності лічильника.

а)

б) в)

а — функціональна схема, б — часові діаграми , в — умовне позначення лічильника

Рисунок 6.24 – Двійково-десятковий лічильник із послідовним перенесенням