Моделирование счетчиков

Практическая работа №5

Цель

Целью практической работы является моделирование работы цифровых счетчиков.

Краткие теоретические сведения Цифровым счетчиком называют функциональное устройство на триггерах,

обеспечивающее счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета, формируемый обычно в двоичном коде, может считываться или храниться в триггере счетчика. При необходимости результат считывают после каждого счетного импульса на входе. Максимальное число, отсчитываемое счетчиком в двоичном коде, составляет 2n, где п ­ число последовательно включенных триггеров. При отсутствии ограничений на число поступающих импульсов счетчик через каждые 2n импульсов будет возвращаться в исходное нулевое состояние. Счетчики такого типа именуют пересчетными.

По целевому назначению счетчики классифицируют на следующие типы: суммирующие (производят прямой счет импульсов); вычитающие (выполняют обратный счет от наибольшего значения до нуля); реверсивные (применяют как в режимах прямого, так и обратного счета).

Цифровые счетчики можно получить, используя совокупность простейших триггерных и логических микросхем. Имеются также многоразрядные универсальные счетчики, выполнен­ные в виде одной микросхемы высокого уровня интеграции (например, микросхемы К155ИЕ7,К564ИЕ14 и др.).

Принцип функционирования счетчика рассмотрим на примере трехразрядного счетчика, собранного на T­-*триггерах. Его условное обозначение и функциональная схема показаны на рис. 20, а, б. Для обнуления счетчика (перед началом работы) используют специальную шину Уст. «0» (рис. 1, б), к которой подключены все R ­входы триггеров.

Рисунок 1

При появлении счетных импульсов на С­-входе счетчика наблюдается последовательное переключение каждого из взаимосвязанных триггеров, как показано на диаграммах, приведенных на рис. 1, в. Как видно из диаграммы, период переключения каждого последующего триггера увеличивается в два раза по сравнению с предыдущим. Приписывая Q­-выходам переключенных триггеров символ «1» (эти состояния на временной диаграмме показаны штриховкой), можно систематизировать состояния счетчика, как показано в табл. 1.

Таблица 1. Таблица состояний трехразрядного счетчика

Анализ работы счетчика. Как видно из табл.1, переключения триггеров в состояния «1» имеют место при предварительных переключениях предыдущего триггера от «1» к «0». Это оз­начает, что в указанном режиме формируется сигнал переноса, вызывающий опрокидывание следующего триггера.

Рисунок 2

Из таблицы 1 следует также, что модуль пересчета, т.е. число состояний счетчика между его обнулением, трехразрядного счетчика равна 8.

Часто возникает задача проектирования счетчика с коэффициентом пересчета, не являющимся степенью 2. В этом случае требуется обеспечить принудительное обнуление счетчика после достижения им требуемого числа.

Например, требуется спроектировать двоичный счетчик импульсов, осуществляющий счет до 4. Для решения задачи могут быть использованы три триггера, соединенные по схеме трехразрядного двоичного счетчика с организованными обратными связями, обеспечивающими счет до 4. Каждый пятый входной импульс будет обнулять триггеры и счет начнется сначала (рис. 2).

Рисунок 3 Схема моделирования 4-х разрядного счетчика

Рисунок 4 Схема моделирования 4-х разрядного реверсивного счетчика

Задание на практическую работу

1.Смоделировать работу четырехразрядного счетчика на T-­триггерах, схема которого представлена на рис. 3. В схеме моделирования применяются T-­триггеры на основе JK­ триггеров, которые моделировались в предыдущей лабораторной работе. Требуется собрать схему T-­триггера в отдельном окне моделирования, выделить все элементы схемы и, используя опцию меню Редактирование\Создать подсистему (Edit\Create Subsystem), создать блок T­-триггера, который будет использован в схеме моделирования счетчика (рис. 2). Проведите моделирование и убедитесь в правильности работы счетчика.

2.Смоделировать работу четырехразрядного реверсивного счетчика на JK­триггерах, схема которого представлена на рис. 4. Результатом моделирования должны быть временные диаграммы, иллюстрирующие работу счетчика в режиме суммирования и режиме вычитания. Убедитесь в правильности работы счетчика.

Контрольные вопросы

1.Для чего служат счетчики?

2.Чему равно максимальное число, отсчитываемое счетчиком в двоичном коде? В десятичном коде?

3.Назовите назначение счетчиков разных типов.

4.На каких элементах строятся счетчики?

5.Что означает понятие «вес разряда счетчика»?

6.Как достигается коэффициент пересчета, не равный степени числа 2?

7.Какие элементы из библиотек системы Simulink необходимо использовать при моделировании работы счетчиков?

8.Как достигаются режимы работы реверсивного счетчика на вычитание на сложение? 9.Как выглядят стандартизированны е условные изображения счетчика?

Содержание отчета

1.Титульный лист по форме.

2.Название и цель работы.

3.Схемы моделирования.

4.Результаты моделирования в форме временных диаграмм с указанием единиц измерения и значений величин переменных.

5.Выводы.

Дата добавления: 2015-07-13