Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Порядок выполнения работы. Лабораторная работа № 5




Лабораторная работа № 5.

Счетчики и схемы управления на их основе

Цель работы: изучение принципов построения счетчиков и схем управления на их основе.

Краткие теоретические сведения

Наиболее распространенной операцией, выполняемой в цифровых устройствах обработки информации, является подсчет числа сигналов. Устройство, предназначенное для подсчета числа входных сигналов, называется счетчиком. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике, равно (2n - 1), где n - число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер.

Триггеры.

Кроме комбинационных схем (сумматоры, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры и т.д.) в ЭВМ используются триггеры и схемы, построенные на их основе.

Отличительная особенность триггеров от любой комбинационной схемы состоит в том, что значение их выходного сигнала зависит не только от входных сигналов, действующих в данный момент времени, но и от предыдущего состояния триггера. Триггеры обладают свойством запоминания своего предшествующего состояния, т.е. им присуще свойство памяти. Устройство с двумя устойчивыми состояниями, в которых оно может находиться бесконечно долго, называется триггером. Одно состояние триггера - единичное, второе - нулевое. В общем случае триггер имеет два выхода: прямой Q и инверсный - `Q. Состояние триггера принято определять по значению потенциала на прямом выходе. Если потенциал соответствует логической «1», то триггер находится в единичном состоянии. Различают триггеры по виду логического уравнения (функциональный признак):RS, D, T, JK-триггеры.



Триггеры также бывают асинхронные и синхронные (тактируемые). Триггер, который переходит в новое состояние немедленно после поступления входного сигнала, называется асинхронным. Во многих устройствах необходимо синхронизировать во времени переключение триггеров: неодновременное переключение может привести к появлению непредусмотренных состояний устройства и к срыву его работы. Синхронные триггеры имеют дополнительный тактовый вход, на который подаются положительные тактовые импульсы. Такой триггер воспринимает информацию на входах только при наличии тактового импульса и переходит в новое устойчивое состояние в момент среза тактового импульса (по заднему фронту). В течение тактового импульса на выходе триггера сохраняется предшествующее состояние. В качестве примеров рассмотрим асинхронный RS-триггер и синхронный JK-триггер.

Асинхронный RS-триггер.

Асинхронный RS-триггер функционирует в соответствии с таблицей:

Qt Rt St Qt+1  
 
Установка «1»
 
* Rt =St является недопустимым (*)
 
 
Установка «0».
* Rt =St является недопустимым (*)

Qt -состояние триггера, которое было; Qt -состояние триггера, которое стало;

Условное обозначение RS-триггера.

 

JK-триггер.

JK-триггер функционирует в соответствии с таблицей.

Qt Jt Kt Qt+1

Анализ таблицы показывает:

а) Если J=1,то Qt+1=1;

б) Если K=1,то Qt+1=0;

с) Если J=K=1,то начальное состояние триггера меняется на противоположное. Последнее обстоятельство отличает JK-триггер от RS-триггера, у которого аналогичная комбинация запрещена (сравните ТИ)

Функциональное уравнение любого триггера, как логического устройства, можно получить из таблицы истинности. Рассмотрим ТИ JK-триггера. Составим карту Карно:

После минимизации имеем Qt+1=J×`Qt+Qt×`K. Проанализируем полученное уравнение: ecли J=K=1,то Qt+1=`Qt; J=1,K=0,то Qt+1=Qt+`Qt=1;

J=0,K=1,то Qt+1=0.

Т - триггер.

Tt Qt Qt+1

Каждый импульс, приложенный к входу изменяет состояние триггера Логическое выражение может быть представленным как сложение по модулю два:

D - триггер

Выходной сигнал триггера и входной сдвинуты.

Рассмотрим принцип работы и назначение счетчиков.

Работа счетчика отражена в табл. 1. Схема трех разрядного счетчика и его временные диаграммы представлены следующем на рисунке.

Таблица 1

N имп Q2 Q1

 

Нетрудно видеть, что состояние разрядов представляет собой запись числа поступающих импульсов в двоичном коде. После записи максимального числа N счетчик автоматически обнуляется, т.е. устанавливается Q1 = Q2 = Qз = 0. При поступлении дальнейших импульсов начинается новый цикл счета.

 

 

 

Аналогично суммирующему счетчику строится счетчик на вычитание, схема которого приведена ниже:

Часто возникает необходимость в счетчиках, которые поочередно осуществляли бы сложение и вычитание поступающих импульсов. Их называют реверсивными. Реверсивные счетчики имеют два счетных входа. При подаче импульса на вход «+1», код, записанный в счетчик увеличивается на единицу, при импульсе на «-1» - уменьшается на единицу.

 

Задание к работе

Набрать на компьютере и исследовать схему счетчика представленного на рис. 3.1.

Набрать на компьютере и исследовать схему управляющего устройства представленного на рис. 3.2.

Порядок выполнения работы

  1. Набрать схему счетчика, изображенного на рис. 3.1, на компьютере.
  2. Промоделировать работу счетчика и зарисовать временные диаграммы для тактового входного сигнала и всех его разрядов.
  3. Набрать схему управляющего устройства представленного на рис. 3.3. в MATLAB. Перед набором схемы получить у преподавателя данные о входных сигналах для логических схем Z1 и Z2.
  4. Проделать пункт 2 для схемы, изображенной на рис. 3.3.

Содержание отчета

Схема счетчика и управляющего устройства. Необходимые пояснения и таблицы состояний. Временные диаграммы, поясняющие работу разрядов счетчика.

 

Контрольные вопросы и задания

  1. Как можно проводить классификацию счетчиков?
  2. Как построить вычитающий счетчик на D-, Т- ,JK-триггерах?
  3. Чем различаются асинхронный и синхронный счетчики?
  4. Как построить счетчики с модулем счета 10, 15, 30?
  5. Что такое реверсивный счетчик?

 

Рис. 3.1

 

Рис. 3.2

 

 

Рис. 3.3

 

 

Рис. 3.4

 

Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Читайте также:
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (454)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.012 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7