задание 3.3 вар 3 на сдачу

3. Разработка принципиальных электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счетчиков.
1. Разработать принципиальную электрическую схему параллельного суммирующего счетчика.
2. Разработать принципиальную электрическую схему последовательного суммирующего счетчика.
3. Построить временные диаграммы счетчиков.
4. В пояснительной записке привести полное описание методики разработки счетчиков.
5. Выполнить проверку работоспособности счетчиков с помощью одной из программ моделирования электронных схем. При необходимости внести исправления в разработанные схемы. Результаты моделирования представить в пояснительной записке.

1. Разработаем схему суммирующего параллельного счетчика с модулем счета Кс = 6 на универсальных триггерах.
Суммирующие счетчики выполняют прямой счет, т.е. каждый приходящий на вход импульс увеличивает число, соответствующее состоянию счетчика, на единицу.
В параллельных счетчиках счетные импульсы подаются одновременно на входы всех триггеров. Каждый триггер имеет два устойчивых состояния и выполняет счет в одном двоичном разряде. Поэтому счетчик с модулем счета Кс = 6 должен состоять из m триггеров, чтобы выполнялось неравенство
13 EMBED Equation.3 1415
При m = 3 Кс = 6 ( 23 = 8, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на трех триггерах.
Составим таблицу состояний триггеров счетчика, где примем следующие обозначения: Q1, Q2, Q3 – состояния первого, второго и третьего триггеров до прихода импульса (n) и после его прихода (n+1).

Импульс
n
n + 1


Q1
Q2
Q3
Q1
Q2
Q3

1
0
0
0
1
0
0

2
1
0
0
0
1
0

3
0
1
0
1
1
0

4
1
1
0
0
0
1

5
0
0
1
1
0
1

6
1
0
1
0
0
0






Общее число состояний превышает модуль счета, поэтому необходимо исключить последние состояния, т.е. создать такие связи между триггерами, чтобы счетчик после шестого импульса переходил из состояния 101 в состояние 000, а не в 011.
Выбираем для реализации счетчика JK триггеры со входами R, S,3И – J, 3И – K, C и выходами Q и Q. Триггеры переключаются в новое состояние по срезу импульса на входе С. Для установки нуля счетчика подается импульс на объединенные входы R всех триггеров.
Из таблицы состояний видно, что триггер Т1 первого разряда работает в режиме счетного триггера (Т-триггера) и при комбинации Q3 = 1 должен остаться в состоянии Q1 = 1. Это можно осуществить, подав на объединенные входы J и K высокий уровень. В этом случае на обоих входах триггера высокие уровни сохраняться до прихода шестого импульса, а после шестого входные сигналы примут значения J1 = 1; К1 = 1 и триггер переключится в состояние Q1 = 0.
Второй триггер должен работать в режиме счетного триггера (Т-триггера) с запуском от Q1 до прихода шестого импульса. После шестого импульса он должен сохранить состояние Q2 = 0. Это обеспечивается подачей на входы J2 сигналов с Q1 и Q3, а объединенный вход К2 – сигнала с Q1. При таком включении состояние триггера Т2 изменяется с каждым импульсом на Q1. Шестой импульс сохранит состояние Т2 Q2 = 0.
Триггер Т3 переходит в состояние Q3 = 1 при Q1 = 1; Q2 = 1, поэтому на входы J3 подаем сигналы с этих выходов. В состояние Q3 = 0 триггер Т3 должен перейти при Q1 = 1, поэтому входы К3 подключаем к выходу Q1.
Построим временную диаграмму работы счетчика. По приходе первого импульса на вход счетчика(объединенные входы С всех триггеров) по его срезу триггер Т1 переходит в состояние Q1 = 1. Состояние триггеров Т2 и Т3 при этом не изменяется, поскольку J2 = 0; J3 = 0.
Второй импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, а Т2 – в состояние Q2 = 1, поскольку J2 = 1; K2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Третий импульс переводит Т1 в состояние Q 1 = 1. На входах Т2 действуют сигналы J2 = 0; K2 = 0, что вызывает Q2 = 1. Триггер Т3 сохраняет состояние Q3 = 0, т.к. J3 = 0. Четвертый импульс переводит Т1 в состояние Q1 = 0, T2 – в состояние Q2 = 0 (на его входах сигналы J2 = 1; K2 = 1), T3 – в состояние Q3 = 1, поскольку J3 = 1(Q1 = 1; Q2 = 1) и т.д. Шестой импульс переводит триггер Т1 в состояние Q 1 = 0; триггер Т2 сохранит состояние Q2 = 0 (на его входах J2 = 0; K2 = 1); триггер Т3 также переходит в состояние Q3 = 0 (на его входах J3 = 0; K3= 1).



Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться синтеза и минимизации комбинационных логических схем.
Учитывая таблицу переходов для выбранного нами в качестве основного JK-триггера и таблицу истинности разрабатываемого счетчика, составим таблицу переходов триггеров счетчика.
Поскольку синтез счетчиков сводится к определению логических функций, которым должны соответствовать сигналы на управляющих входах триггеров, то с целью упрощения решения этой задачи можно воспользоваться синтеза и минимизации комбинационных логических схем.
Учитывая таблицу пе
·реходов для выбранного нами в качестве основного JK-триггера и таблицу истинности разрабатываемого счетчика, составим таблицу переходов триггеров счетчика.

Вид перехода триггера
Вход J
Вход K

0(0
0
*

0(1
1
*

1(0
*
1

1(1
*
0


Таблица переходов триггеров счетчика

Импульс
Переход триггера
Вход J
Вход K

1
Q1=0(1
Q2=0(0
Q3=0(0
J1=1
J2=0
J3=0
K1=*
K2=*
K3=*

2
Q1=1(0
Q2=0(1
Q3=0(0
J1=*
J2=1
J3=0
K1=1
K2=*
K3=*

3
Q1=0(1
Q2=1(1
Q3=0(0
J1=1
J2=*
J3=0
K1=*
K2=0
K3=*

4
Q1=1(0
Q2=1(0
Q3=0(1
J1=*
J2=*
J3=1
K1=1
K2=1
K3=*

5
Q1=0(1
Q2=0(0
Q3=1(1
J1=1
J2=0
J3=*
K1=*
K2=*
K3=0

6
Q1=1(0
Q2=0(0
Q3=1(0
J1=*
J2=0
J3=*
K1=1
K2=*
K3=1


Переносим данные о сигналах на управляющих входах триггеров в карты Карно. Охватываем контурами расположенные рядом 2, 4, 8, 16 единиц. При поведении в картах Карно контуров, охватывающих единицы, можно включать в эти контуры также и клетки, в которых функция не определена.


1
1
-
1

*
*
-
*



*
*
-
*

1
1
-
1



0
*
-
0

1
*
-
0



*
0
-
*

*
1
-
*


0
0
-
*

0
1
-
*



*
*
-
0

*
*
-
1


Исключив в контурах взаимодополняющие члены, запишем уравнения сигналов на управляющих входах триггеров:

J1 = 1 K1 = 1

J2 = Q3Q1 K2 = Q1

J3 = Q2Q1 K3 = Q1

Для реализации счетчика выбираем микросхемы К155ТВ1(универсальный триггер). Принципиальная электрическая схема счетчика представлена на рисунке.









2. Разработать схему последовательного суммирующего счетчика с модулем счета Кс = 20.
Если нет необходимости в высоком быстродействии счетчика, то целесообразна его реализация с последовательным переключением триггеров. При Кс(10 в этом случае более простой оказывается схемная реализация счетчиков.
В последовательных счетчиках импульс подается только на вход первого триггера, который выполняет роль двоичного счетчика младшего разряда. С выхода первого триггера сигнал поступает на счетный вход второго и т.д. Каждый триггер осуществляет счет импульсов в своем разряде.
Счетчик с модулем счета Кс = 20 должен состоять из m триггеров, чтобы выполнялось неравенство
13 EMBED Equation.3 1415
При m = 5 Кс = 20 ( 25 = 32, следовательно, проектируемый счетчик должен быть выполнен на пяти триггерах.
Рассмотрим таблицу состояний счетчика.
Имп.
n
n+1


Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5

1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0

2
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0

3
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0

4
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0

5
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0

6
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0

7
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0

8
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0

9
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0

10
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0

11
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0

12
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0

13
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0

14
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0

15
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0

16
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1

17
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1

18
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1

19
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1

20
1
1
0
0
1
0
0
0
0
0


Пять триггеров имеют тридцать два устойчивых состояний. При Кс = 20 необходимо исключить двенадцать избыточных состояний.
После девятнадцатого импульса счетчик из состояния 11001 должен перейти в исходное состояние 00000. Это можно осуществить подачей на выводы R триггеров сигнала от комбинационной логической схемы, на выходе которой появляется высокий уровень, когда счетчик придет в состояние 11001.
Для случая использования триггеров К155ТВ1 и микросхем К155ЛИ6 и К155ЛЕ1, принципиальная схема счетчика представлена на рисунке.


При переходе триггеров DD1, DD2 и DD5 в состояние Q1 = Q2 = Q5 = 1 на входы элемента 2ИЛИ-НЕ подается высокий уровень. С приходом двадцатого импульса на выходе элемента 2ИЛИ-НЕ появится низкий уровень, который подводится к входам R всех триггеров. Триггеры DD1, DD2 и DD5 переходят в состояние Q = 0.
Поскольку каждый триггер работает в счетном режиме, то он переходит в новое состояние по срезу управляющего импульса, которым служит выходной сигнал предыдущего триггера. Выходным сигналом элемента ИЛИ-НЕ после двадцатого импульса счетчик возвращается в исходное состояние.









Временная диаграмма работы счетчика представлена на рисунке.











Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ

Разраб.

Хатянович Р.В.

Провер.

Ринейский К.Н.

Реценз.



Н. Контр.



Утверд.




Задание № 3

Лит.

Листов



УО «ВГТУ» гр. 3А-32

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

УО «ВГТУ» КР.015 1-53 01 01-05 ПЗ




Рисунок 83Рисунок 103 - вар. 3.BMPРисунок 315

Приложенные файлы

  • doc 23867988
    Размер файла: 470 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий