Методичка - Счетчики - файл n1.doc

приобрести
Методичка - Счетчики
скачать (284.2 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

719kb.

09.01.2005 19:00

скачать

n1.doc

1 2 3 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВ

1 Цель работы

Изучение различных типов счетчиков в потенциальной элементной базе, овладение методом их проектирования и отладки.

2 Основные положения

Счетчиком называют последовательностную схему, предназначенную для выполнения микрооперации счета и хранения слов. Число разрешенных состояний счетчиков называют его периодом, модулем или коэффициентом пересчета К.

Счетчики могут быть построены на основе счетных триггеров со специальными межразрядными связями, на основе сдвигающих регистров (кольцевые счетчики) и на основе многоустойчивых элементов. В данной работе рассматриваются счетчики двух первых типов.

Основными временными характеристиками счетчиков являются:

- максимальная частота поступления счетных сигналов;

- время перехода счетчика из одного состояния в другое.

Счетчики со специальными межразрядными связями классифицируются по различным признакам.

По характеру микрооперации счета счетчики подразделяются на суммирующие, вычитающие и реверсивные.

При поступлении очередного счетного сигнала

содержимое суммирующего счетчика увеличивается на 1, а вычитающего - уменьшается на 1. Реверсивный счетчик может выполнять как микрооперацию суммирования, так и микрооперацию вычитания, в зависимости от значения сигнала на управляющем входе

(например, при

выполняется суммирование, а при

- вычитание).

В зависимости от основания системы счисления, в которой осуществляется микрооперация счета, различают двоичные счетчики, двоично-пятеричные, двоично-десятичные и т. д.

Счетчики классифицируются и по схемным признакам. Для построения счетчиков в потенциальной элементной базе применяются преимущественно синхронные триггеры с внутренней задержкой, что позволяет использовать на один разряд двоичного счетчика один триггер.

По способу организации цепей переноса (заема) между разрядами счетчики подразделяются на следующие типы: с последовательным переносом; со сквозным переносом; с параллельным переносом; с групповым переносом.

В счетчиках с последовательным переносом перенос (заем) в соседний старший разряд формируется только после переключения триггера в предыдущем разряде, т. е. триггеры переключаются не одновременно. При проектировании таких счетчиков возникают трудности, связанные с необходимостью анализа не только логического уровня сигналов, формирующихся в схеме, но и моментов изменения уровней сигналов. На рис. 1а представлена функциональная схема

-разрядного суммирующего счетчика с последовательным переносом, построенного на синхронных

-триггерах, которые переключаются по отрицательному перепаду тактирующего сигнала. Временная диаграмма изменения сигналов на выходах

(

, без учета времени переключения триггеров) показана на рис. 1б.

Рис. 1а

Рис. 1б

В счетчиках с параллельным переносом аргументами функций переносов для каждого разряда являются только сигналы на выходах триггеров соответствующих разрядов. Переносы для всех разрядов счетчика формируются одновременно (при условии, что все логические элементы в схеме имеют одинаковое время переключения).

Цепи сквозного переноса организуются таким образом, чтобы функция переноса

-го разряда счетчика являлась аргументом функции переноса

-го разряда. В этом случае сигналы переносов для каждого разряда формируются поочередно, начиная с младших разрядов счетчика. Счетчики со сквозным переносом требуют меньшего числа входов логических элементов для организации цепей переноса, но уступают счетчикам с параллельным переносом в быстродействии.

В счетчиках с групповым переносом разряды разбиваются на группы (например,

разрядов разбиваются па

групп). В пределах одной группы обычно организуется параллельный перенос, а между группами - последовательный или сквозной. По такому принципу строятся и счетчики для систем счисления с основанием K > 2. В этом случае роль групп выполняют K-ичные разряды.

Если микрооперация счета выполняется в двоично-кодированной системе счисления (двоично-пятеричной, двоично-десятичной и т. д.), то для построения одного разряда счетчика необходимо не менее

двоичных триггеров. Например, для построения одного разряда десятичного счетчика требуется не менее 4-двоичных триггеров. Таким образом, один разряд K-ичного счетчика представляет собой двоичный счетчик с коэффициентом пересчета K, который выполняет микрооперацию счета в соответствующем коде.

Если микрооперация счета выполняется в канонической двоичной системе счисления (в однородной позиционной двоичной системе счисления с естественным порядком весов), то такой счетчик называют счетчиком с естественным порядком счета.

Состояния четырехразрядного счетчика с естественным порядком счета иллюстрируются табл. 1.

1 2 3 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3