Проектирование цифрового счетчика

Содержание:

Задание на проектирование

Теоретическая часть

Структурная схема триггера

Проектирование цифрового счётчика

Вывод

Литература

Приложение

Схема электрическая принципиальная

Перечень элементов

Задание на проектирование:

Спроектировать цифровой синхронный счетчик при следующих исходных данных:

1.Модуль счета - 4

2.Направление счета - реверсивный

3. Тип элементов памяти - К155ТВ1

4. Тип логических элементов - И-НЕ

5. Дополнительные требования: предусмотреть управление реверсом и индикацию направления счета

Теоретическая часть

Счетчиком называется последовательное устройство, предназначенное для счета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. Счетчики так же, как и сдвиговые регистры, строятся на основе N однотипных связанных между собой разрядных схем, каждый из которых в общем случае состоит из триггера и некоторой комбинационной схемы, предназначенной для формирования сигналов управления триггером.

В цифровых схемах счетчики могут выполнять следующие микрооперации над кодовыми словами:

1) установка в исходное состояние (запись нулевого кода);

2) запись входной информации в параллельной форме;

3) хранение информации;

4) выдача хранимой информации в параллельной форме;

5) инкремент -- увеличение хранящегося кодового слова на единицу;

6) декремент -- уменьшение хранящегося кодового слова на единицу.

Основным статическим параметром счетчика является модуль счета М, который характеризует максимальное число импульсов, после прихода которого счетчик устанавливается в исходное состояние.

Основным динамическим параметром, определяющим быстродействие счетчика, является время установления выходного кода tK, характеризующее временной интервал между моментом подачи входного сигнала и моментом установления нового кода на выходе.

Структурная схема триггера К155ТВ1

Корпус К155ТВ1 типа 201.14-2, масса не более 1 г.

Корпус ИМС К155ТВ1

Условное графическое обозначение

1 - свободный;

2 - вход R;

3-5 - входы J1-J3;

6 - выход Y2;

7 - общий;

8 - выход Y1;

9-11 - входы K1-K3;

12 - вход C;

13 - вход S;

14 - напряжение питания;

Электрические параметры

Зарубежные аналоги: SN7472N, SN7472J

Микросхема представляет собой один независимый тактируемый J-K триггер с установкой в 0 и 1. Считывание информации с входов J и K происходит во время положительного перепада на входе С, а на выходы она передается во время отрицательного перепада. Наличие низкого уровня на входах R и S одновременно дает неопределенное состояние на выходах. Логические уровни на J и K не должны изменяться, пока на С высокий уровень. Если соединить выводы J и K триггер будет работать как обычный счетный (делить частоту на 2).

Таблица истинности триггера К155ТВ1

v - Спад фронта

Проектирование цифрового счетчика

Модуль счёта - 4, значит, счётчик должен иметь 2 триггера

Синхронный - импульсы подаются на входы C всех микросхем

Реверсивный - нужно предусмотреть снятие сигнала с инверсного выхода предыдущего триггера и подачу его на вход разрешения E последующего при подаче на вход направления V низкого уровня сигнала

Сброс осуществляется при подаче на вход S низкого уровня при наличии на R высокого, тогда на триггере будет 0 на выходе Q (это следует из таблицы истинности триггера).

Таблица истинности счётчика

Пусть в некоторый момент времени t1 на вход R приходит сбрасывающий импульс. Схема обнуляется. На первый триггер поступает сигнал, и он переходит в единичное состояние, при следующем импульсе первый триггер переходит в нулевое состояние, а второй в единичное и так далее.

Схема счётчика

Принцип работы счетчика

При подаче сигнала на вход R счетчик сбрасывается на ноль, при подаче сигналов на С и при наличии на разрешающем входе E логической «1» счетчик начинает считать импульсы по порядку циклом по 4 импульса, выводя на выходах соответствующий двоичный код. Направление счёта задаёт вход V: при наличии на нём «1» счётчик считает в прямом направлении, при «0» - в обратном. Если же на вход C перестают приходить импульсы или на вход E пришёл «0» (независимо от входа C), счётчик хранит своё состояние, пока его не «сбросят», «разрешат» или не начнут «гонять».

Моделирование счётчика в программе Micro-Cap

Временная диаграмма работы счётчика

d(2) - Сигнал на входе E

d(3) - сигнал на входе C

d(4), d(8) - сигналы на выходах Q1 и Q2 соответственно

d(5) - сигнал сброса R

d(11) - сигнал направления счёта V

цифровой счетчик триггер моделирование

Из данной временной диаграммы видно, что счетчик работает правильно.

Вывод

В данной курсовой работе мы спроектировали цифровой синхронный счетчик на элементе памяти К155ТВ1 с реверсивным направлением счета и типе логического элемента И-НЕ. С помощью программы Micro-Cap построили временную диаграмму. Из временной диаграммы видно, что счетчик спроектирован верно.

Литература

1. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов. - М.: Высшаяшкола, 1987.

2. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,1988.- 304 с.

3. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1983.

4. Автоматизация проектирования БИС. В 6 кн.: Практическое пособие.

Кн. 2. П.В. Савельев, В.В. Коняхин. Функционально-логическое проектирование БИС/ Под ред. Г.Г. Казеннова. - М.: Высшая шк., 1990.

Приложение