Лабораторная работа N 2
СЧЕТЧИКИ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ МОДУЛЕМ СЧЕТА
Целью работы является закрепление навыков проектирования, отладки сравнительно простых устройств, применяемых в ЭВМ.
1.Введение
1.1 Счетчики с произвольным модулем на базе двоичных счетчиков. Пусть необходимо построить счетчик по модулю М1, причем 2n>М1>2n-1. Очевидно, что независимо от метода построения счетчик должен иметь не менее n разрядов. Если за основу взять двоичный счетчик, то m=2n-M1 состояний являются лишними и их необходимо каким-то образом исключить. Существует много способов исключения лишних состояний. Рассмотрим некоторые из них
1.1.1 Счетчики с начальной установкой кода. Метод построения заключается в том, что исключаются m первых (младших) состояний; для суммирующего счетчика это состояния, соответствующие кодам 0,1,2..,m-1. После переполнения счетчика сигнал переноса из старшего разряда используется для занесения числа m. Схема счетчика приведена на рис. 1.
Рис.1 Счетчик с начальной установкой кода.
1.1.2 Счетчики с принудительным насчетом. Этот метод построения отличается от предыдущего лишь тем, что код числа m прибавляется к содержимому счетчика при переходе из состояния 011...1 в состояние 100...0, то есть при переходе триггера старшего разряда из 0 в 1.
1.1.3 Счетчики с естественным порядком счета. В отличие от предыдущих, в счетчиках с естественным порядком счета исключаются последние m состояний. С этой целью сигналы с единичных выходов триггеров соответствующих 1 в двоичной записи числа M1 подаются на входы схемы И, а сигналом с выхода этой схемы счетчик устанавливается в нулевое состояние. Схема такого счетчика приведена на рис.2.
Рис.2. Счетчик с естественным порядком счета
1.2 Счетчики с заданной системой кодирования. Для построения такого счетчика составляется список переходов (состояний) и, затем, осуществляется синтез схемы. Рассмотрим пример построения счетчика на синхронных D-триггерах. Список переходов приведен в таблице 1. Очевидно, что если в последующем такте состояние триггера i-го разряда Qi = 1, то функция возбуждения его D-входа в текущем такте равна 1, и равна 0, если Qi = 0.
Таблица 1. Список переходов счетчика
|
№ п/п |
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
десятичный код |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
|
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
|
4 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
|
5 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
|
6 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
|
7 |
1 |
0 |
1 |
1 |
11 |
|
8 |
1 |
1 |
0 |
1 |
13 |
|
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
15 |
|
запрещенные состояния |
|||||
|
10 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
11 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
|
12 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
|
13 |
1 |
0 |
1 |
0 |
10 |
|
14 |
1 |
1 |
0 |
0 |
12 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
0 |
14 |
Воспользовавшись картами Карно и доопределив функции возбуждения входов триггеров на запрещенных состояниях (см.рис.3), получим следующие выражения[1].
Схема счетчика и его временные диаграммы приведены на рис.4 .
|
б) временные диаграммы
Рис.4 Счетчик с заданной системой кодирования (М=10)
2.Подготовка к выполнению работы
2.1 Изучите описание лабораторной работы.
2.2 Спроектируйте схемы счетчиков в соответствии с Вашими вариантами, заданий, приведенными в таблицах 2 и 3. Номер варианта соответствует номеру бригады.
Таблица 2. Варианты заданий
|
Номер |
Вариант |
|||||
|
рисунка |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1,2 |
M1=9 |
M1=11 |
M1=12 |
M1=13 |
M1=14 |
m1=15 |
Таблица 3 Варианты заданий
|
№ |
Код |
Система кодирования счетчика |
|||||
|
п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
0. |
0000 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0001 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
|
0010 |
2 |
1 |
2 |
2 |
2 |
||
|
0011 |
3 |
2 |
2 |
3 |
3 |
||
|
0100 |
3 |
3 |
4 |
4 |
3 |
||
|
0101 |
4 |
5 |
4 |
||||
|
0110 |
4 |
4 |
6 |
5 |
5 |
||
|
0111 |
5 |
5 |
5 |
7 |
6 |
||
|
1000 |
6 |
6 |
7 |
6 |
|||
|
1001 |
6 |
8 |
7 |
||||
|
1010 |
7 |
7 |
7 |
9 |
8 |
||
|
1011 |
8 |
8 |
|||||
|
1100 |
9 |
9 |
8 |
10 |
9 |
||
|
1101 |
10 |
9 |
11 |
10 |
|||
|
1110 |
10 |
8 |
12 |
11 |
|||
|
1111 |
11 |
11 |
10 |
9 |
13 |
||
3. Содержание отчета
3.1 Цель работы.
3.2 Схемы счетчиков и временные диаграммы их работы.
3.3 Выводы по работе.