III . Описание исследуемой схемы
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
Образования
«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кафедра «Радиотехника»
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ И НЕДВОИЧНЫХ СЧЕТЧИКОВ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2004
I . Цель работы
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВОИЧНЫХ И НЕДВОИЧНЫХ СЧЕТЧИКОВ
Цель работы - ознакомление с работой двоичных и недвоичных счетчиков. Исследование' статических и динамических режимов счетчиков с последовательным и параллельным переносом, а также исследование распределителя импульсов на базе счетчика.
II . Краткие сведения из теории
При построении цифровых устройств возникает необходимость счета двоичных импульсов.
Счетчики импульсов обычно выполняют следующие функции:
1. Осуществляют счет импульсов, т.е. отображают количество импульсов, поступающих на его вход, в виде некоторого числа, определяемого состоянием триггеров счетчика.
2. Производит деление числа импульсов, поступающих последовательно во времени на вход счетчика.
Двоичные счетчики строятся на основе Т или JК-триггеров. N-разрядный счетчик содержит N триггеров и его коэффициент счета (деления) К=2N.
Связи между триггерами, обеспечивающие их переключение, могут быть различных типов. От вида связи зависят время переключения счетчика в новое состояние и его аппаратурные затраты. Используют три вида связей: последовательный перенос, параллельный (сквозной) перенос и групповой перенос.
|
|
|
В счетчиках с последовательным переносом (рис.1) переключение триггеров происходит триггер за триггером, последовательно.
Рис.1. Двоичный счетчик с последовательным переносом.
Работа счетчика иллюстрируется временными диаграммами (рис.2).
Рис.2. Временные диаграммы.
Рассмотрим работу двоичного счетчика с последовательным переносом.
Будем считать, что в начальный момент времени триггеры счетчика находятся в исходном состоянии, при котором Q1=Q2=Q3=0. Поскольку счетчик построен на триггерах, обладающих свойством внутренней задержки, новая информация на выходе триггера устанавливается по заднему фронту входного импульса С.
После окончания первого импульса, поступившего на вход С триггера T1, он переводится ив состояния Q1=0 в состояние Q1=1. Окончание второго импульса возвращает первый триггер в исходное состояние Q1=0. При этом на инверсном выходе Q1 устанавливается высокий уровень напряжения, вызывающий переход второго триггера T2 из состояния Q2=0 в состояние Q2=1. Аналогично происходит срабатывание триггера T3.
|
|
|
Tриггер T3 осуществляет деление числа входных импульсов на два. Очевидно, что коэффициент деления трехразрядного счетчика равен 23=8,т.е. на каждые восемь входных импульсов на выходе Q3 формируется один импульс.
Максимальная величина времени установления tуст.макс. в последовательном счетчике определяется суммарной задержкой последовательной передачи информации из младшего разряда в старший и оценивается для самого худшего случая - сменой всех единиц на все нули кода (например для восьмиразрядного счетчика: из кода 11111111 в код 00000000)
tуст.макс. = 8Т,
где Т - задержка переключения триггера после окончания импульса.
Для уменьшения времени вздержки используют счетчик с параллельным переносом (рис.3).
Рис.З. Счетчик с параллельным переносом
Работа счетчика с параллельным переносом основана на следующей закономерности двоичных чисел: если к какому-то числу прибавляется единица, то данное сложение эквивалентно замене исходного числа таким, у которого по сравнению с исходным первый нуль (при движении от младшего разряда к старшему) заменяется на единицу, предшествующие ему единицы - нулями.
|
|
|
Например, в четырехразрядном коде:
а) 3 + 1 = 4; +0011 б) 7 + 1 = 8; +0111
1
0100 1000
В соответствии с этим счетчик с параллельным переносом работает следующим образом. На входе каждого триггера (кроме первого) включена схема "И" (кокъюктор) . Входной сигнал С поступает на все конъюкторы и там, где они открыты, вызывает одновременное переключение триггеров. На вход каждого конъюктора, кроме входного сигнала, поданы выходы всех триггеров младше данного разряда. Поэтому при подаче входного сигнала изменят состояние все те триггеры, перед которыми все младшие триггеры находились в состоянии "1".
В счетчике с параллельным переносом все триггеры переключаются почти одновременно в пределах лишь разброса задержки входных конъюкторов триггеров. В результате время задержки у счетчиков с параллельным переносом меньше, чем у счетчиков с последовательным переносом, и притом не зависит от числа разрядов. Для N-разрядного счетчика время задержки равно сумме задержек конъюктора и первого триггера.
|
|
|
tуст.макс.= (N – 1) TN + T,
где TN - задержка в элементе "И";
Т - задержка переключения триггера,
Как видно из рис.3 конъюктор каждого следующего разряда должен иметь на один ввод больше конъюктора предыдущего. Поэтому на максимальную разрядность таких счетчиков накладывает ограничение максимально возможное число входов схемы "И" логического элемента. Счетчики большой разрядности приходится набирать из нескольких счетчиков, которые называют группами. Такой способ построения счетчиков называется групповым переносом (рис.4).
| Рис.4. Двоичный счетчик с параллельным межгрупповым переносом.
|
III . Описание исследуемой схемы
Лабораторная работа выполняется на отдельном лабораторном стенде или средствами программы моделирования.
В лабораторном стенде собран восьмиразрядный счетчик на JK-триггерах. При помощи переключателя образуется схема с последовательным, либо с параллельным переносом. Имеется возможность осуществлять параллельную запись кода, поступающего из регистра. В лабораторном стенде предусмотрена возможность работы счетчика совместно с дешифратором, т.е. возможность исследования распределителя импульсов.
При выполнении работы программными средствами загружаются файлы, соответствующие исследуемой схеме из каталога лабораторных работ под номером 27.
Дата добавления: 2021-06-02; просмотров: 84; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!