Лабораторна робота № 7 Проектування та дослідження лічильників

Мета: вивчити методи проектування лічильників, їх призначення та типи, отримати навички в нарощуванні розрядності лічильників.

Теоретичні відомості.

(література: 1, c. 111-120; 2, с. 144-158; 3, с. 186-187; 4, с. 606-608)

Лічильники – складні вузли цифрової автоматики призначені для здійснення мікрооперацій інкременту або декременту, тобто збільшення значення лічильника на 1 або зменшення на 1. крім цього лічильники використовують як дільники частоти; для паралельного запису; попереднього очищення.

Класифікація:

1. За кількістю станів одного розряду поділяються на двійкові та двійково-десяткові;

2. За способом перенесення:

• з послідовним переносом;

• з наскрізним переносом;

• з паралельним переносом;

За напрямком лічби:

• додаючі;

• віднімаючі;

• реверсивні;

За способом встановлення початкового стану:

• з попередньою установкою;

• без попередньої установки.

Основними параметрами лічильника є розрядність та лічильний модуль М. При поданні на вхід лічильника серії імпульсів, лічильник набуває різних станів, але М-ий імпульс переводить лічильник в початковий (або нульовий) стан.

Якщо , деn – кількість виходів лічильника, то лічильник двійковий; якщо , то лічильник двійково-кодований.

На рисунках 7.1, 7.3 і 7.5 відповідно зображені схеми додаючого, віднімаючого і реверсивного лічильників з лічильним модулем . На рисунках 7.2 і 7.4 наведені часові діаграми додаю чого і віднімаючого лічильників.

Рисунок 7.1 - Схеми додаючого лічильника з послідовною організацією переносів.

Рисунок 7.2 - Часова діаграма роботи додаючого лічильника

Рисунок 7.3 - Схеми віднімаючого лічильника з послідовною організацією переносів.

Рисунок 7.2 - Часова діаграма роботи віднімаючого лічильника

Рисунок 7.5 - Схема реверсивного лічильника з послідовною організацією переносів.

Поряд з простотою побудови послідовні лічильники мають два основних недоліки:

1) Під час переходу з одного стану в інший виникає ряд хибних станів, що призводить до збоїв в роботі. Наприклад, якщо при додаванні відбувається перехід від до, тобто, то зміна відбувається протягом певного часу: а саме.

2) Максимальна затримка розповсюдження дорівнює сумі затримок всіх розрядів.

В паралельних лічильниках всі розряди встановлюються практично одночасно. На рисунку 7.6 зображена схема додаючого лічильника з паралельною організацією переносів з лічильним модулем .

Рисунок 7.6 - Схеми додаючого лічильника з паралельною організацією переносів

Кон’юнктори служать для забезпечення інверсії даного розряду при умові, що всі попередні розряди знаходяться в одиничному стані. На входи Т-тригерів подаються сигнали:

X0=Xвх (тактовий вхід лічильника);

В паралельному лічильнику затримка розповсюдження визначається тільки затримкою кон’юнктора та самого розряду. Недоліком є складність побудови, яка виникає при збільшені розрядності. Адже зростає кількість входів кон’юнктора.

Схема додаючого лічильника із наскрізним переносом зображена на рисунку 7.7.

Рисунок 7.1 - Схема додаючого лічильника з наскрізною організацією переносів.

На входи Т-тригерів подаються сигнали:

Х0=Хвх;

Х1=Х0Q0;

X2=X1Q1;

…;

Xn=Xn-1Qn-1.

Час затримки визначається часом проходження імпульсів через коло кон’юнкторів. Цей час більший , ніж в паралельному лічильнику, але менше ніж в послідовному.

Існує велика кількість стандартних мікросхем лічильників. Проте часто виникає потреба в збільшенні розрядності лічильників. Розширення розрядності розглянемо на прикладі : використовуючи мікросхему 4-розрядного паралельного реверсивного лічильника з можливістю паралельного запису побудувати 8-розрядний лічильник. Реалізація даного прикладу зображена на рисунку 7.8. Лічильний модуль =256.

Рисунок 7.8. Схема 8-розрядного реверсивного лічильника на базі 4-розрядних лічильників.

Завдання 7.1.

На базі тригерів ТТЛ і ТТЛШ логіки розробити лічильник на п’ять розрядів. Вимоги до проектованого пристрою наведено в таблиці 6.1.

Примітка: поле “Зміна стану за такт” визначає тип лічильника: “+1” – додаючий; “-1” – віднімаючий.