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:
.Модуль счета - 4
.Направление счета - реверсивный
. Тип элементов памяти - К155ТВ1
. Тип логических элементов - И-НЕ
. 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:
) установка в исходное состояние (запись
нулевого кода);
) запись входной информации в параллельной
форме;
) хранение информации;
) выдача хранимой информации в параллельной
форме;
) инкремент - увеличение хранящегося кодового
слова на единицу;
) 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
- свободный;
- вход R;
-5 - входы J1-J3;
- выход Y2;
- общий;
- выход Y1;
-11 - входы K1-K3;
- вход C;
- вход S;
- напряжение питания;
Электрические параметры
1
|
Номинальное
напряжение питания
|
5
В 5 %
|
2
|
Выходное
напряжение низкого уровня
|
не
более 0,4 В
|
3
|
Выходное
напряжение высокого уровня
|
не
менее 2,4 В
|
4
|
Напряжение
на антизвонном диоде
|
не
менее -1,5 В
|
5
|
Входной
ток низкого уровня по входам 3-5, 9-11 по входам 2,12,13
|
не более -1,6 мА не более -3,2 мА
|
6
|
Входной
ток высокого уровня
|
не
более 0,04 мА
|
7
|
Входной
пробивной ток
|
не
более 1 мА
|
8
|
Ток
короткого замыкания
|
-18...-55
мА
|
9
|
не
более 20 мА
|
10
|
Потребляемая
статическая мощность
|
не
более 105 мВт
|
11
|
Время
задержки распространения при включении
|
не
более 40 нс
|
12
|
Время
задержки распространения при выключении
|
не
более 25 нс
|
13
|
Тактовая
частота
|
не
более 15 мГц
|
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
Входы
|
Выходы
|
R
|
S
|
C
|
J
|
K
|
Q
|
|
0
|
1
|
X
|
X
|
X
|
1
|
0
|
1
|
0
|
X
|
X
|
X
|
0
|
1
|
0
|
0
|
X
|
X
|
X
|
Неопределённое
|
1
|
1
|
↓
|
0
|
0
|
Q
|
|
1
|
1
|
↓
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
↓
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
↓
|
1
|
Инверсия
|
↓ - 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
Процесс
|
Номер
испульса
|
Входы
|
Выходы
|
|
|
R
|
E
|
V
|
Q2
|
Q1
|
Сложение
|
Исходное
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
2
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
|
3
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
4
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
Вычитание
|
Исходное
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
2
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
|
3
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
4
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
Сброс
|
X
|
0
|
X
|
X
|
0
|
0
|
Остановка
|
X
|
1
|
0
|
X
|
Q2
|
Q1
|
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(2) - Сигнал на входе E(3) - сигнал на входе C(4),
d(8) - сигналы на выходах Q1 и Q2 соответственно(5) - сигнал сброса R(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.
.
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.2-е изд.,
перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,1988.- 304 с.
.
Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. - М.: Советское радио, 1983.
.
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