Счетчики.

Цель работы:

1. Изучение структуры и алгоритмов работы многоразрядных счетчиков с произвольным основанием.

2. Обучение навыкам составления структурных схем счетчиков.

Программные продукты:

1. Electronics Workbench

2. Microsoft Word

Приборы и элементы:

В Electronics Workbench используются:

1. С емисегментный индикатор (панель «Indicators»):

2. И сточник напряжения +5В (панель «Basic»)

3. К оннекторы, двухпозиционные переключатели (панель «Basic»)

4. Л огические элементы (панель «Logic Gates»)

5. J K-триггер, D-триггер (панель «Digital»)

6. Ш ина заземления, генератор синхроимпульсов (панель «Sources»)

7. Г енератор сигналов, логический анализатор (панель «Instruments»)

Краткие сведения из теории:

Счетчик- это последовательностная схема, на основе регистра, которая в

соответствии с импульсами на счетной линии проходит через предписанную

последовательность состояний - счетную последовательность.

Счетная последовательность может циклически повторяться, тогда мы имеем циклический счетчик.

Счетная последовательность может завершаться некоторым, предварительно обусловленным, состоянием, в этом случае счетчик называют

счетчиком с насыщением.

Мы будем рассматривать в основном циклические счетчики, которые

называют также счетчиками по модулю.

Если в счетчике используется n триггеров (подсчетчиков), каждый из

которых может принимать два состояния “0” или “1”, то это подсчетчики

с модулем “2”, а число возможных состояний счетчика равно 2ⁿ. Такие

счетчики называют двоичными счетчиками.

1. Двоичные счетчики.

Двоичный счетчик - это совокупность триггеров, т.е. регистр, каждый триггер которого ассоциируется с битами в двоичном представлении числа.

В том случае, когда счетная последовательность начинается с ”0”, а заканчивается максимальным значением (2ⁿ-1), счетчик называют суммирующим.

В противном случае, т.е. когда счетная последовательность начинается с максимального значения (2ⁿ-1) и оканчивается “О”, счетчик называют вычитающим

1.1. Двоичные суммирующие счетчики.

Схему двоичного суммирующего счетчика можно построить используя двухтактный Т-триггер (см. рис. 4.1). Известно, что Т-триггер меняет свое состояние тогда и только тогда, когда значение на входе “T” равно логической “1”, и по следующему синхроимпульсу значение выхода “Q” Т-триггера изменится на противоположное.

На схеме функции, определяющие значение входов Т, формируются цепочкой 2-х входовых логических элементов “И” (“2И”), т.е. элементов, выполняющих логическую функцию “И” и имеющих два входа.

Нетрудно заметить, что счетчик расширяется до любого количества разрядов простым добавлением элементов “2И” и Т-триггера на каждый двоичный разряд.

На вход То счетчика подается сигнал “разрешение счета”.

Если на эту линию подана логическая “1”, то на все входы поступают сигналы, нужные для перехода триггеров счетчика в следующее состояние.

Если на ней логический “0”, то на всех входах будет так же логический “0”, и триггеры не изменят своего состояния.

Изображенный счетчик называется синхронным, т.к. каждый импульс на общей синхронизирующей линии вызывает переход к следующему состоянию в счетной последовательности всех триггеров счетчика.

Для того чтобы в этом убедиться, построим временную диаграмму функционирования синхронного счетчика (рис. 4.2).

Точки 1 и 2 на приведенной диаграмме показывают, что после прохождения очередного синхроимпульса следующий синхроимпульс нельзя подавать до тех пор, пока не определятся все значения на входах Т_i.

Рис. 4.2