Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двоично десятичный счетчик его диаграммы

Двоично-десятичное кодирование

    9 октября 2015 ИТ

Категории
    ИТ (30) Дата и время (29) Математика (120) Дети (3) Домашние питомцы (4) Юмор (7) Здоровье и красота (14) Календарь (1) Цена (6) Автомобили (13) Бухгалтерия (6) Кадры (4) Навигация (8) Недвижимость (6) Статистика (19) Строительство и ремонт (10) Телекоммуникации (6) Финансовые (33) Астрономия (2) Физика (40) Химия (5) Инженерные (32)

Недавние записи
Экзотические единицы длины

Следующий уникальный калькулятор служит для перевода экзотических единиц длины в…

Чей фунт тяжелее?

Следующий онлайн калькулятор о фунтах. Ранее он был очень популярен,…

Уровень жидкости в наклоненном цилиндрическом баке

Следующий онлайн калькулятор может вычислить уровень жидкости в цилиндрической таре…

Температурные шкалы

Следующий онлайн калькулятор переводит температуры между разными шкалами. Помните калькулятор…

Старинные русские деньги

Следующий калькулятор интересен тем, что он переводит древние российские денежные…

Соответствие размеров обуви

Следующий калькулятор будет очень полезен тем, кто решил купить или…

Системы измерения плоских углов

Следующий калькулятор работает очень просто, вам нужно ввести всего одно…

Рост в русской системе мер

Следующий онлайн калькулятор считает рост человека благодаря русской системе мер…

Размер экрана

Следующий онлайн калькулятор может вычислить габариты экрана телевизоров, компьютеров, проекторов,…

Размер снимка в пикселях и формат фотографии

Перед вами 2 калькулятора: один поможет вам подобрать формат снимков…

Перевод числа плиток в единицы площади и обратно

Следующие 2 калькуляторы переводят заданное число плиток в квадратные метры…

Перевод мер площади из метрической в английскую систему и обратно

Перед вами 2 онлайн-калькулятора. Они переводят меры площади из метрической…

Перевод мер длины из русской системы в метрическую и обратно

Следующий необычный калькулятор переводит меры длины из русской системы в…

Перевод мер длины из метрической в имперскую систему и обратно

Перед вами 2 калькулятора, которые предназначены для перевода мер длины…

Перевод кельвинов в градусы цельсия

Следующий простенький калькулятор переводит введенную вами toC из кельвинов в…

Перевод из фунтов в килограммы и обратно

Следующий калькулятор предназначен для перевода кг в фунты. Также есть…

Перевод из фунтов в дюймы

Следующий онлайн калькулятор переводит калибр древних артиллерийских орудий из фунтов…

Перевод из градусов Фаренгейта в градусы Цельсия

Давайте вспомним калькулятор, который переводит градусы Цельсия в градусы Фаренгейта:…

Перевод дробных чисел из одной системы счисления в другую

Как вы уже могли заметить на нашем сайте есть несколько…

Перевод градусов Цельсия в градусы Фаренгейта

Следующий уникальный калькулятор переводит градусы Цельсия в градусы Фаренгейта. Наверное,…

Перевод градусов минут и секунд в десятичные градусы и обратно

Следующий калькулятор умеет переводить значение угла, которое задано в градусах,…

Перевод градусов в радианы

Следующий калькулятор делает перевод единиц измерения углов из градусов, минут,…

Объем сегмента цилиндра

Следующий калькулятор делает расчет объема сегмента цилиндра. Давайте посмотрим каким…

Объем жидкости в наклоненном цилиндрическом баке

Следующий онлайн-калькулятор считает объем жидкости в бочке, которая имеет цилиндрическую…

Общее время наработки аппарата

Следующий калькулятор служит для детального подсчета суммарной работы аппарата. Вам…

Сочетание цветов

Перед вами отличный помощник для IT специалистов. С помощью данного…

О римских цифрах

Следующий калькулятор переводит числа, записанные римскими цифрами в простые десятичные…

Метров в секунду и километров в час

Следующий калькулятор переводит скорость из м/с в км/час. Часто при…

Конвертер единиц давления

Начнем с истории. В 17 веке итальянским ученым Торричелли было…

Калькулятор горловины для цилиндрического бака

Следующий онлайн-калькулятор рассчитывает параметры горловины для цилиндрического бочки. Все работает…

Любительские телевизионные игры

Счетчики

^ Двоичный четырехразрядный счетчик (рис. 13). Счетчик импульсов (де­литель частоты) — это устройство, предназначенное для счета числа импульсов, по­ступающих на его вход. Счетчик, выполненный на микросхеме К133ИЕ5, состоит из отдельного триггера со счетным входом и трех последовательно соединенных таких же триггеров, образующих счетчик с коэффициентом пересчета 8. Если со­единить выводы 12 и 1, то можно получить счетчик с коэффициентом пересчета 16, работающий в коде 1 — 2 — 4 — 8. Триггеры счетчика устанавливаются в состояние нуль при подаче положительных сигналов на входы Ro счетчика (выводы 2,3) . Полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С1 и С2, положи­тельная. Триггеры счетчика переключаются по срезу входных счетных импульсов.

^ Рис. 13. Условное изображение двоичного четырехразрядного счетчика и временная диаграмма его работы
Двоично-десятичный четырехразрядный счетчик (рис. 14). Счетчик выполнен на микросхеме К133ИЕ2 и состоит из отдельного счетного триггера и трех последова­тельно соединенных таких же триггеров с обратными связями, образующих счет­чик с коэффициентом пересчета 5. При объединении выводов 12 и 1 счетчик обеспе­чивает коэффициент пересчета 10. Счетчик устанавливается в состояние логическо­го нуля при подаче на входы Ro (выводы 2,3) напряжения высокого уровня (ло­гической единицы) . Установка счетчика в состояние 1001 в телевизионных играх не используется. Полярность входных счетных импульсов на входах С1 и С2 поло­жительная. Счетчик работает в коде 1 — 2 — 4 — 8.

Читайте так же:
Крутой счетчик для сайта

Четырехразрядный двоичный реверсивный счетчик (рис. 15) .Счетчик выполнен на микросхеме К133ИЕ7. Он работает в коде 1 — 2 — 4 — 8 с коэффициентом деления 16. В отличие от рассмотренных ранее счетчиков, данная микросхема имеет боль­шее число входов и выходов. Вход Ro служит для установки счетчика в исходное (нулевое) состояние. На вход С при этом должно быть подано напряжение высоко­го уровня. Установка счетчика в состояние логического нуля производится при по­даче положительного сигнала на вход R. В остальное время работы на входе R,, должно быть напряжение низкого уровня. Предварительная запись в счетчик любо­го числа от 0 до 15 по входам D1, D2, D4, D8 (D8 — старший разряд) возможна при подаче на вход С отрицательного импульса.

^ Рис. 14. Условное изображение двоично-десятичного счетчика и временная диаграм­ма его работы

Рис. 15. Условное изображение и временная диаграмма работы двоичного реверсив­ного счетчика
Режим предварительной записи используется в игровой приставке «Скачки» для установки изображений лошадей на линию старта. Прямой счет происходит при подаче отрицательных импульсов на вход +1. На входах — 1 и С при этом долж­ны быть единичные сигналы. Триггеры счетчика переключаются по срезам входных импульсов. Одновременно с каждым 16-м импульсом на выходе >15 формируется отрицательный импульс, который может подаваться на вход +1 следующего счет­чика. При обратном счете входные импульсы подают на вход — 1 (при единичных уровнях на входах +1, С) , а выходные импульсы снимают с выхода 4 5 6 7 8 9 . 19

Двоично десятичный счетчик его диаграммы

Выходы каждого триггера подключены индикаторы L1 и L2. Если включить схему и наблюдать переключение индикаторов, то можно выявить некоторую упорядоченную последовательность их переключения. Опишем эту последовательность в виде таблицы. Свечение индикатора будет состоянием 1, а отсутствие свечения будет состоянием 0.

Мы видим, сто делитель создаёт определённый код, которому можно поставить в соответствие десятичные значения (Этот код называется позиционным двоичным кодом 1-2-4-8). Попробуем собрать схему, которая будет преобразовывать двоичный код в десятичный, а десятичные значения будем отображать соответствующими индикаторами.
Сначала создадим логическую схему, которая при двоичном состоянии 0-0 будет отображать 0. Нам понадобятся два элемента NOT (D1 и D2) и один AND (D3).

Если вход элемента D1 подключить к индикатору L1, а вход элемента D2 подключить к индикатору L2, то при состоянии 0-0 на индикаторах, на выходах элементов D1 и D2 будет состояние 1-1.
Выходы элементов D1 и D2 подключены к элементу D3 (AND), следовательно, на выходе элемента будет состояние 1 и индикатор 0 будет гореть. Как только состояние на индикаторах L1 и L2 изменится, индикатор 0 погаснет.
Продолжим развивать схему и сделаем ещё один индикатор, отображающий десятичную единицу. Для этого потребуется ещё один элемент AND (D4). Включим его как показано на рисунке.

В этом случае один вход элемента AND подключен непосредственно к индикатору L1, а второй вход элемента AND подключен к выходу элемента NOT (D2), который подключен к индикатору L2. Когда на индикаторе L1 будет присутствовать 1, а на индикаторе L2 будет присутствовать 0, то элемент AND (D4) сработает и индикатор 1 загорится.
Далее, добавим индикатор 2. Для этого понадобится ещё один элемент AND (D5).

Следуя логике предыдущих рассуждений, подключим один вход элемента D5 непосредственно к индикатору L2, а второй вход к выходу элемента D1. Теперь индикатор 2 будет загораться только в том случае, если на индикаторе L2 будет состояние 1, а на индикаторе L1 состояние 0.
И, наконец, создадим индикатор 3. Здесь всё очень просто, когда на индикаторах L1 и L2 присутствует 1, то индикатор 3 должен гореть. Подключим элемент AND (D6) непосредственно к индикаторам.

Включим полученную схему и убедимся, что индикаторы переключаются в последовательности 0-1-2-3, 0-1-2-3 и так далее. Увеличивая число триггеров, и делая соответствующие логические предобразования можно получить десятичные счётчики на любое число разрядов.
Собранная нами логическая схема на элементах D1 .. D6 называется дешифратором. В задачу дешифраторов входит преобразование одного вида кода в другой. В данном случае мы собрали дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный. В технике такой дешифратор имеет название «Двоично-десятичный дешифратор». В реальной ситуации конструкторы цифровой техники используют микросхемы со встроенной логикой дешифраторов, например, такие как показано на рисунке.

Семисегментный дешифратор Недостаток нашей схемы заключается в том, что при отображении числа, например 200, нам потребуется 200 индикаторных лампочек или светодиодов. В реальной жизни, обычно используют так называемые цифровые семисегментные индикаторы.
Семисегментный индикатор состоит из 7 элементов, которые могут при подаче на них напряжения (состояние 1) светиться или изменять свой цвет. Типовой Семисегментный индикатор показан на рисунке:

Каждый сегмент имеет электрический контакт для подключения в схему. Рассмотрим, что нужно сделать, что бы подключить такой индикатор к нашему десятичному дешифратору.
Для включения цифры 0 следует подать сигнал 1 на выводы (контакты) A, B, C, D, E и F.
Для включения цифры 1 следует подать сигнал 1 на выводы B и C.
Для включения цифры 2 следует подать сигнал 1 на выводы A, B, G, E и D.
Для включения цифры 3 следует подать сигнал 1 на выводы A, B, G, C и D.
Для создания очередного дешифратора воспользуемся многовходовыми логическими элементами ИЛИ (OR). Расположим на схеме семисегментный индикатор и 7 логических элементов ИЛИ. Соединим выходы логических элементов с входами семисегментного индикатора.

Читайте так же:
Кто оплачивает установку общих счетчиков

Соединим индикатор 0 с соответствующими входами элементов ИЛИ. Включим питание и убедимся, что 0 отображается на семисегментном индикаторе с появлением 0 на десятичном индикаторе.

Далее, соединим все остальные десятичные индикаторы с соответствующими сегментами семисегментного индикатора. Для некоторых логических элементов двух входов будет недостаточно, поэтому число входов следует увеличить, как показано на приведенной схеме:

Введение в электронику (95 стр.)

Рис. 34–13. Двухразрядный синхронный счетчик.

Синхронный счетчик также называют параллельным счетчиком, так как тактовые входы всех триггеров соединены параллельно.

Синхронный счетчик работает следующим образом. Сначала счетчик устанавливается в исходное состояние, при этом оба триггера имеют на выходе состояние 0. Когда подается первый тактовый импульс, первый триггер переключается, и на его выходе появляется высокий уровень сигнала. Второй триггер не переключается вследствие задержки между подачей входного сигнала и реальным изменением состояния выхода. Следовательно, выходное состояние второго триггера не изменяется. Когда подается второй тактовый импульс, первый триггер переключается, и на его выходе появляется низкий уровень. Поскольку на входе второго триггера был высокий уровень, он переключается, и на его выходе появляется высокий уровень. После четырех тактовых импульсов счетчик вернется в исходное состояние. На рис. 34–14 изображена временная диаграмма работы двухразрядного синхронного счетчика для четырех тактовых импульсов.

Рис. 34–14. Форма входных и выходных импульсов двухразрядного синхронного счетчика.

На рис. 34–15 изображен трехразрядный двоичный счетчик и временная диаграмма его работы. На рис. 34–16 изображен четырехразрядный двоичный счетчик и его логическое обозначение.

Рис. 34–15.Трехразрядный двоичный счетчик и временная диаграмма.

Рис. 34–16.Логическая схема и обозначение четырехразрядного синхронного счетчика.

Одним из применений счетчиков является деление частоты. Простой триггер выдает один импульс на каждые два входных импульса. Следовательно, он является устройством для деления на 2, выходная частота которого вдвое меньше входной. Двухразрядный двоичный счетчик является устройством деления на 4, выходная частота которого вчетверо меньше входной тактовой частоты. Четырехразрядный двоичный счетчик является устройством деления на 16, выходная частота которого в 16 раз меньше входной тактовой частоты (рис. 34–17).

Рис. 34–17.Счетчик в качестве делителя частоты.

Двоичный счетчик с п разрядами делит тактовую частоту на 2. Трехразрядный счетчик делит тактовую частоту на 8 (2), четырехразрядный на 16 (2), пятиразрядный на 32 (2) и т. д. Заметим, что коэффициент счета счетчика равен коэффициенту деления частоты.

Десятичные счетчики имеют коэффициент счета, равный десяти или десять состояний в последовательности счета. Обычным десятичным счетчиком является двоично-десятичный счетчик, выдающий последовательность в двоично-десятичном коде (рис. 34–18). Элементы И и ИЛИ регистрируют появление девятого состояния и возвращают счетчик в исходное состояние к началу следующего тактового импульса. На рис. 34–19 изображено логическое обозначение десятичного счетчика.

Рис. 34–18.Синхронный двоично-десятичный счетчик.

Рис. 34–19. Логическое обозначение десятичного счетчика.

Реверсивный счетчик может считать в любом направлении в пределах заданной последовательности. Его также называют двунаправленным счетчиком. Направление счета можно изменить на обратное в любой точке последовательности счета. Его обозначение показано на рис. 34–20.

Рис. 34–20.Логическое обозначение реверсивного счетчика.

На рис. 34–21 показана логическая схема реверсивного двоично-десятичного счетчика. Входы JK-триггеров управляются входом переключения направления счета через логические элементы.

Рис. 34–21.Логическая схема двоично-десятичного реверсивного счетчика.

Счетчики могут быть остановлены после любой счетной последовательности с помощью логического элемента или комбинации логических элементов. С выхода логического элемента подается обратная связь на вход первого триггера в счетчике пульсаций. Если обратная связь подает 0 на вход JK первого триггера (рис. 34–22), то это препятствует переключению первого триггера и, следовательно, останавливает счет.

Рис. 34–22.Низкий уровень, поданный на вход JK первого триггера, препятствует его переключению и останавливает счет.

34-2. Вопросы

1. Для чего служит счетчик?

2. Каков размер счетной последовательности восьмиразрядного счетчика?

3. Как работает асинхронный счетчик?

4. Чем синхронный счетчик отличается от асинхронного счетчика?

5. Как можно остановить счетчик в любой момент счета?

34-3. СДВИГОВЫЕ РЕГИСТРЫ

Сдвиговый регистр — это последовательная логическая цепь, широко используемая для временного хранения данных. Данные могут быть загружены в сдвиговый регистр и удалены оттуда либо в параллельной, либо в последовательной форме. На рис. 34–23 показаны четыре различных метода загрузки и чтения данных в сдвиговом регистре. Благодаря их способности перемещать данные по одному биту из одного места хранения в другое, сдвиговые регистры полезны при выполнении различных логических операций.

Рис. 34–23.Методы загрузки и чтения данных в сдвиговом регистре.

Сдвиговые регистры состоят из соединенных между собой триггеров. Триггеры обладают всеми функциями, необходимыми для регистра: их можно установить в исходное состояние, предустановить, переключить или управлять уровнями 1 или 0. На рис. 34–24 изображен основной сдвиговый регистр, состоящий из четырех триггеров. Он называется четырехразрядным сдвиговым регистром, так как состоит из четырех двоичных элементов хранения информации.

Читайте так же:
Муп жкх передача данных счетчиков

Рис. 34–24.Сдвиговый регистр, составленный из четырех триггеров.

Важной особенностью сдвигового регистра является то, что он может перемещать данные вправо и влево по отношению к исходному положению разрядов. Это эквивалентно умножению или делению записанного числа на определенный множитель. Данные сдвигаются на один разряд при подаче каждого тактового импульса. Тактовые импульсы полностью управляют работой сдвигового регистра.

На рис. 34–25 изображен типичный 4-разрядный сдвиговый регистр, состоящий из JK-триггеров.

Рис. 34–25.Типичный сдвиговый регистр, составленный из JK-триггеров.

Последовательные данные и их дополнения подаются на JK входы триггера А. Остальные триггеры соединены каскадно, то есть выходы одного подсоединены ко входам следующего. Переключатели всех триггеров соединены вместе, и по этой линии подаются тактовые импульсы. Поскольку все триггеры переключаются одновременно — цепь является синхронной. Кроме того, входы очистки каждого триггера соединены вместе и образуют линию сброса. Данные, поданные на вход, сдвигаются триггерами на один разряд по каждому тактовому импульсу. Например, если на вход сдвигового регистра подано двоичное число 1011, и подан сдвиговый импульс, то число, записанное в сдвиговом регистре, выдвигается на один разряд и теряется, тогда как новое число вдвигается на один разряд. На рис. 34–26 показана последовательность совершаемых действий при записи числа в сдвиговый регистр.

Проектирование сумматора двоично-десятичных чисел

Назначение устройства, его cтруктурная схема, элементная база. Функциональная схема сложения в двоично-десятичном коде. Время выполнения операции. Принцип работы суммирующего счетчика в коде Грея. Синтез функций возбуждения триггеров. Временные диаграммы.

РубрикаКоммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления14.01.2014

В процессе курсового проектирования необходимо разработать два цифровых устройства. Все цифровые устройства делятся на комбинационные и последовательностные. Комбинационные устройства называют также комбинационными цепями (КЦ), а последовательностные — автоматами с памятью (АП). Различия между КЦ и АП имеют фундаментальный характер.

Выходные величины КЦ зависят только от текущего значения входных величин (аргументов). Предыстория значения не имеет. После завершения переходных процессов в КЦ на их выходах устанавливаются выходные величины, на которые характер переходных процессов влияния не оказывает. Во время переходных процессов на выходах КЦ появляются временные сигналы, не предусмотренные описанием работы КЦ и называемые рисками. Со временем они исчезают, и выход КЦ приобретает значение, предусмотренное логической формулой, описывающей работу цепи. С этой точки зрения переходные процессы в КЦ не опасны. Сумматор относится к категории КЦ.

Переходы АП из одного состояния в другое начинаются с некоторого исходного состояния Q0, задание которого также является частью задания автомата. Следующее состояние зависит от Q0 и поступивших входных сигналов X. В конечном счете, текущее состояние и выходы автомата зависят oт начального состояния и всех векторов X, поступавших на автомат в предшествующих сменах входных сигналов. Таким образом, вся последовательность входных сигналов определяет последовательность состояний и выходных сигналов. Это объясняет название «последовательностные схемы», также применяемое для обозначения АП.

Автоматы с памятью в каноническом представлении разделяют на две части: память и комбинационную цепь. На входы КЦ полаются входные сигналы и сигналы состояния АП. На ее выходе вырабатываются выходные сигналы и сигналы перевода АП в новое состояние.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУММАТОРА ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНЫХ ЧИСЕЛ

1.1 Назначение устройства. Структурная схема

По заданию нам необходимо создать сумматор двоично-десятичных чисел. Исходя из задания структурную схему можно представить в виде, представленном на рисунке 1.

Рисунок 1 — Структурная схема устройства.

1.2 Функциональная схема сложения в двоично-десятичном коде

По общему правилу сложения двоично-десятичных чисел к тетрадам числа с большим модулем прибавляются дополнительные до числа 910 = 10012 коды тетрад другого числа. Поскольку максимальное значение чисел на входах и выходе арифметического устройства ограничено величиной 199, в сумматоре достаточно 2,25 декад.

Рисунок 2 — Сумматор двоично-десятичных чисел

На рисунке 2 изображена схема одной декады сумматора двоично-десятичных чисел, выполненного на интегральных 4-разрядных двоичных сумматорах DD1 и DD3 и компараторе DD2. Операцию сложения выполняет сумматор DD1. При сумме большей или равной десяти на выходе микросхемы DD2, которая является схемой сравнения двоичных чисел, формируется сигнал переноса Р10. На второй вход (B0…B3) микросхемы DD2 подается двоичный эквивалент числа 9 (1001). Сумматор DD3 осуществляет десятичную коррекцию результата суммирования. При отсутствии сигнала переноса на выходе микросхемы DD3 повторяется код числа, который был на выходе DD1, поскольку на входы В поданы лог. 0. При наличии сигнала переноса Р10 = 1 на входах В1 и В2 устанавливаются лог. 1, что соответствует коду числа 6.

Читайте так же:
Как установить счетчик с сайта у себя

1.3 Элементная база устройства

Для проектирования заданного дискретного устройства (ДУ) в курсовой работе используется 1561 (CD4000B) серия МИС, обзор основной элементной базы которой приведен ниже.

Эти микросхемы отличаются очень малым потреблением тока в статическом режиме — 0,1. 100 мкА, высокой надежностью и помехоустойчивостью.

Отличительной особенностью микросхем серии КР1561 является наличие буферных элементов не только на выходах сложных элементов, как в микросхемах серий К176, К561 и 564, но и на входах и выходах всех микросхем, независимо от их сложности. Кроме того, микросхемы КР1561 защищены от перегрузок как по входу, так и по выходу (в выходные цепи добавлены токоограничительные резисторы), но некоторые из элементов данной серии имеют меньший допустимый диапазон питающего напряжения.

Стандартные статические нагрузочные характеристики микросхем серии КР1561 следующие. При лог. 0 на выходе и выходном напряжении 0,4; 0,5; 1,5 В выходной втекающий ток не менее 0,44; 1,1; 3 мА при напряжении питания 5,10,15 В соответственно. Те же нормы существуют и для вытекающих токов в состоянии лог. 1 при выходном напряжении 4,6; 9,5; 13,5 В соответственно. Кроме того, гарантируется, что при напряжении питания 5 В, выходном напряжении 2,5 В выходной вытекающий ток при лог. 1 составит не менее 1,36 мА.

Реально выходные токи микросхем серии КР1561 значительно больше. При лог. 0 на выходе и выходном напряжении 0,5 В выходной ток составляет примерно 3. 5, 5. 10, 6. 15мА при напряжении питания 5, 10, 15 В соответственно. Аналогично вытекающий ток в состоянии лог. 1 при выходном напряжении, на 0,5 В меньшем, чем напряжение питания, составляет при тех же напряжениях питания примерно 1,2. 1,5; 2. 3; 3. 4 мА.

При напряжении на выходе 1 В в состоянии лог. 0 выходной втекающий ток составляет 6. 10,10. 20,12. 25 мА при указанных выше напряжениях питания, при напряжении, на 1 В меньшем напряжения питания, в состоянии лог. 1 вытекающий ток 2. 3, 4. 5,5. 7 мА соответственно.

Ток короткого замыкания при напряжении 5 В составляет около 10 мА в состоянии лог. 0 и около 6 мА в состоянии лог. 1, что позволяет подключать практически любые светодиоды к выходам микросхем этой серии без ограничительных резисторов. При напряжении питания 10 или 15 В ток короткого замыкания может достигать 20. 60 мА, поэтому включение ограничительных резисторов необходимо.

Серии микросхем на КМОП-структурах, в частности 1561 серия, имеют на частоте 1 МГц динамическую мощность потребления 20мВт/ЛЭ, а их статическая мощность потребления измеряется единицами микроватт. Семейство быстродействующих КМОП-схем отличается от своих предшественников соответственно в 5 и 10 раз увеличенным быстродействием. Напряжение U0 = 0В (вход схемы “0”) подводится к выводу 7 и UП=+10B (вход схемы Uп) — к выводу 14.

Время задержки tздр=150 нс.

КР1561ЛА7 КР1561ЛА8 КР1561ЛА9

КР1561ЛЕ10 КР1561ЛЕ5 КР1561ЛЕ6

КР1561ЛН2 КР1561ЛП2 КР1561ИМ1

Рисунок 3 — элементная база серии КР1561

КР1561ЛА7 — 4 элемента 2И-НЕ

КР1561ЛА8 — 2 элемента 4И-НЕ

КР1561ЛА9 — 3 элемента 3И-НЕ

КР1561ЛЕ10 — 3 элемента 3ИЛИ-НЕ

КР1561ЛЕ5 — 4 элемента 2ИЛИ-НЕ

КР1561ЛЕ6 — 2 элемента 4ИЛИ-НЕ

КР1561ЛН2 — 6 элементов НЕ с буферным выходом

КР1561ЛП2 — 4 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

КР1561ИМ1 — полный четырехразрядный сумматор

КР1561ИП2 — 4-разрядная схема сравнения

1.4 Время выполнения операции

Быстродействие арифметического устройства следует оценивать по максимальной частоте тактовых импульсов, поступающих на синхронизирующий вход. Максимальная частота тактовых импульсов — это максимально допустимая частота подаваемых в дискретное устройство импульсов, не приводящих к нарушению его работы. В общем случае для расчета максимальной тактовой частоты необходимо определить минимальные длительности тактового импульса и паузы между тактовыми импульсами. Тогда частоту fmax можно определить по формуле:

Длительность такта для синхронных схем дискретного устройства определяется исходя из быстродействия используемого триггера. Длительность паузы между тактовыми импульсами определяется временем переходного процесса в дискретном устройстве и оценивается максимальной длиной функциональной цепи:

где — максимальная задержка сигнала на одном элементе;

n — число уровней функциональной цепи (глубина КСх);

Вычисляем максимальную тактовую частоту дискретного устройства:

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУММИРУЮЩЕГО СЧЕТЧИКА В КОДЕ ГРЕЯ

2.1 Принцип работы счетчика

Счётчики используются для построения таймеров или для выборки инструкций из ПЗУ в микропроцессорах. Они могут использоваться как делители частоты в управляемых генераторах частоты (синтезаторах). При использовании в цепи ФАП счётчики могут быть использованы для умножения частоты как в синтезаторах, так и в микропроцессорах.

Простейший вид счётчика — двоичный может быть построен на основе T-триггера. T-триггер изменяет своё состояние на прямо противоположное при поступлении на его вход синхронизации импульсов. Счётчики могут не только увеличивать своё значение на единицу при поступлении на счётный вход импульсов, но и уменьшать его.

Схема счётчика, позволяющего посчитать любое количество импульсов, меньшее шестнадцати, приведена на рисунке 4. Количество поступивших на вход импульсов можно узнать, подключившись к выходам счётчика Q0 … Q3. Это число будет представлено в двоичном коде.

Рисунок 4 — Схема четырёхразрядного счётчика, построенного на универсальных D-триггерах.

Читайте так же:
Кнопки соцсетей для сайта со счетчиком

Для того чтобы разобраться, как работает схема двоичного счётчика, воспользуемся временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы, приведёнными на рисунке 5.

Рисунок 5 — Временная диаграмма четырёхразрядного счётчика.

Пусть первоначальное состояние всех триггеров счётчика будет нулевым. Это состояние мы видим на временных диаграммах. Запишем его в таблицу 1. После поступления на вход счётчика тактового импульса (который воспринимается по заднему фронту) первый триггер изменяет своё состояние на противоположное, то есть единицу.

Запишем новое состояние выходов счётчика в ту же самую таблицу. Так как по приходу первого импульса изменилось состояние первого триггера, то этот триггер содержит младший разряд двоичного числа (единицы). В таблице поместим его значение на самом правом месте, как это принято при записи любых многоразрядных чисел. Здесь мы впервые сталкиваемся с противоречием правил записи чисел и правил распространения сигналов на принципиальных схемах.

Подадим на вход счётчика ещё один тактовый импульс. Значение первого триггера снова изменится на прямо противоположное. На этот раз на выходе первого триггера, а значит и на входе второго триггера сформируется задний фронт. Это означает, что второй триггер тоже изменит своё состояние на противоположное. Это отчётливо видно на временных диаграммах, приведённых на рисунке 5. Запишем новое состояние выходов счётчика в таблицу 1. В этой строке таблицы образовалось двоичное число 2. Оно совпадает с номером входного импульса.

Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Эти цифры записаны в двоичном виде. При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его триггеров увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики получили название суммирующих двоичных счётчиков.

2.2 Элементная база счетчика

Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы серии К155, которые изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К155. При всех своих преимуществах — высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости — эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555, принципиальное отличие которых — использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в 4. 5 раз.

Для проектирования заданного счетчика в курсовой работе используется 555 серия МИС, она обладает существенно пониженным временем задержки распространения, обзор основной элементной базы которой приведен ниже.

— время задержки распространения 9,5 нс;

— удельная потребляемая мощность 2 мВт/лэ;

— работа переключения 19 пДж;

— коэффициент разветвления по выходу 20;

— напряжение питания +5 В.

555 ЛН1 555 ЛА1 555 ЛА2 555 ЛА3

555 ЛА4 555 ЛЕ1 555 ЛЕ4 555 ЛЕ7

555 ЛП2 555 ТМ2 555 ТМ7 555 ТМ2

Рисунок 6 — Элементная база серии 555

555 ЛН1 — 6 логических элементов НЕ;

555 ЛА1 — 2 логических элемента 4И-НЕ;

555 ЛА2 — логический элемент 8И-НЕ;

555 ЛА3 — 4 логических элемента 2И-НЕ;

555 ЛА4 — 3 логических элемента 3И-НЕ;

555 ЛЕ1 — 4 логических элемента 2ИЛИ-НЕ;

555 ЛЕ4 — 3 логических элемента 3ИЛИ-НЕ;

555 ЛЕ7 — 2 логических элемента 5ИЛИ-НЕ;

555 ЛП2 — 4 логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ;

555 ТМ2 — два D-триггера с установочными входами;

555 ТМ7 — 4 D-триггера с прямыми и инверсными выходами.

Установка триггера по входам R и S принудительная, поэтому сигналы синхронизации С и информационного входа D не изменяют состояние триггера на выходе во время действия сигналов R и S. По фронту первого импульса синхронизации на входе С логический уровень, присутствующий на входе D, записывается на первый однотактный триггер. По фронту второго импульса синхронизации на входе С логический уровень, присутствующий на входе D, записывается на второй однотактный триггер.

Входы R и S не зависят от импульсов синхронизации, т.е. являются асинхронными, и имеют активные высокие уровни. Поступление высокого уровня на входы R и S устанавливают оба однотактных D-триггера соответственно в «1», а низкого — в «0» независимо от входов D и C.

2.3 Синтез функций возбуждения триггеров

2.3.1 Режим хранения

Для режима хранения нам необходимо, чтобы на входы R и S поступали сигналы разного уровня.

То есть , входы D и C в данном режиме в данном режиме должны быть неактивными.

2.3.2 Режим загрузки

В режиме загрузки нам необходимо загрузить такт работы счетчика. В данном случае сигнал, который должен появиться на Q, подается на входы R и S.

2.3.3 Режим счета

Составим таблицу возможных переходов данного счетчика.

Таблица 1 — возможные переходы счётчика в коде Грея

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector