Меню

Двоично десятичные счетчики с предустановкой

1.3.2 Счетчики.

В состав рассматриваемых серий ТТЛ-микросхем входит большое число счетчиков и делителей частоты, различающихся по своим свойствам и назначению.

МикросхемаК155ИЕ1 (рис. 24) — делитель частоты на 10. Установка триггеров микросхемы в 0 осуществляется подачей лог. 1 одновременно на два объединенных по схеме И входа R. Рабочая полярность входных счетных импульсов, подаваемых на входы С, отрицательная. Импульсы можно подавать или отдельно на каждый из входов (на второй вход

должна при этом подаваться лог. 1), или одновременно на оба входа. Одновременно с каждым десятым входным импульсом на выходе формируется равный ему по длительности выходной импульс отрицательной полярности. Многокаскадные делители частоты можно строить, соединяя входы С последующих каскадов с выходами предыдущих.

МикросхемыИЕ2, К155ИЕ4 и ИЕ5 (рис. 25) содержат по четыре счетных триггера. В каждой микросхеме один из триггеров имеет отдельный вход С1 и прямой выход, три оставшихся триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 8 в микросхеме ИЕ5,

на 6 в К155ИЕ4 и на 5 в ИЕ2. При соединении выхода первого триггера с входом С2 цепочки из трех триггеров образуются соответственно делители на 16, 12 и 10. Делители на 10 и 16 работают в коде 1-2-4-8, делитель на 12 — в коде 1-2-4-6. Микросхемы имеют по два входа R установки в 0, объединенные по схеме И. Сброс (установка в 0) триггеров производится при подаче лог. 1 на оба входа R. Микросхема ИЕ2 имеет, кроме того, входы R9 для установки в состояние 9, при котором первый и последний триггеры декады находятся в единичном состоянии, остальные — в нулевом.

Наличие входов установки, объединенных по схеме И, позволяет строить делители частоты с различными коэффициентами деления в пределах 2-6 без использования дополнительных логических элементов. На рис. 26 приведены схема декады на микросхеме К155ИЕ4 и ее временная диаграмма. До прихода десятого импульса декада работает как делитель частоты на 12. Десятый импульс переводит триггеры микросхемы в состояние 10, при котором на выходах 4 и 6 микросхемы формируются уровни лог. 1. Эти уровни, поступая на входы

R микросхемы, переводят ее в 0, в результате чего коэффициент пересчета К становится равным 10

Для установки рассмотренной декады в 0 внешним сигналом необходимо введение в нее логических элементов И-НЕ (рис 27)

В табл. 4 приведены номера выводов микросхем, которые нужно соединить между собой для получения различных К Все делители, полученные соединением выводов по табл. 4, работают по одно

му принципу — при достижении состояния, соответствующего необходимому коэффициенту пересчета, происходит установка счетчика в 0. Исключение составляет делитель на 7 на микросхеме ИЕ2. В этом делителе после подсчета шести импульсов на входах R9 формируются уровни лог. 1, поэтому из состояния 5 делитель сразу переходит в состояние 9, минуя 6,7 и 8 Код работы этого делителя — невесовой

Делители на микросхемах ИЕ5 и ИЕ2 работают в весовом коде 1-2-4-8, на микросхеме К155ИЕ4 — в коде 1-2-4-6 при использовании входа 14 и в коде 1-2-3 — при использовании входа 1.

МикросхемыИЕ6 и ИЕ7 — реверсивные счетчики. Первый из них — двоично-десятичный, второй — двоичный Оба работают в коде 1-2-4-8 Цоколевка обеих микросхем одинакова (рис 28), различие в том, что первый считает до 10, второй до 16

Рассмотрим для примера работу микросхемы ИЕ6 В отличие от рассмотренных ранее счетчиков, эта микросхема имеет большее число

Источник

Лабораторная работа «Двоично-десятичный реверсивный счетчик с предустановкой К155ИЕ6»

«Двоично-десятичный реверсивный счетчик с предустановкой К155ИЕ6».

Цель работы: Исследовать работу счетчика К155ИЕ6 в следующих режимах:

· Суммирования и вычитания без предустановки

· Суммирования и вычитания с предустановкой

· Переполнение счетчика. Счетчик как делитель частоты

Счётчик — устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на T-триггерах и JK-триггерах. Основной параметр счётчика — модуль счёта — максимальное число единичных сигналов, которое может быть сосчитано счётчиком. Счётчики обозначают через СТ (от англ. counter).

· по модулю счёта: двоично-десятичные; двоичные; с произвольным постоянным модулем счёта; с переменным модулем счёта;

· по направлению счёта: суммирующие; вычитающие; реверсивные;

· по способу формирования внутренних связей: с последовательным переносом; с параллельным переносом; с комбинированным переносом; кольцевые;

Микросхема К155ИЕ6 относится к семейству ТТЛ, выполнена в корпусе DIP16 и имеет аналоги SN74192N(J) . Электрические параметры приведены в таблице ниже:

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

Выходное напряжение низкого уровня при Uп=4,75 В

Выходное напряжение высокого уровня при Uп=4,75 В

не более 102 мА

Входной ток низкого уровня

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

Потребляемая статическая мощность

не более 535 мВт

Время задержки выключения от входа «прямой счет» до выхода Q

Время задержки включения от входа «прямой счет» до выхода Q

Коэффициент разветвления по выходу

Микросхема представляет собой двоично-десятичный реверсивный четырехразрядный счетчик, построенный на основе JK триггеров. Функциональные схемы счетчиков приведены на рисунке 1. Особенностью счетчиков является их построение по синхронному принципу, по которому все триггеры схемы переключаются одновременно от одного счетного импульса.

Читайте также:  Крутим электро счетчик обратно

Информационный вход D1

Информационный вход D3

Информационный вход D2

Вход разрешения записи V

Вход счетный C- (вычитание)

Выход переноса P

Вход счетный C+ (сложение)

Информационный вход D0

Рис.1 Цоколевка микросхем К155ИЕ6 и К155ИЕ7

Для лучшего понимания работы микросхемы можно воспользоваться таблицей истинности, представленной ниже:

Счет на увеличение

Счет на уменьшение

H – высокий уровень, L — низкий уровень, X – безразлично, | — перепад (фронт) уровня.

R — сброс, V – управление загрузкой, C+ и C — — тактовые входы, Dn – информационные входы, Qn – информационные выходы, P — выход переноса, B — выход заема.

Направление счета в счетчике определяется состоянием на счетных входах триггера (С+ и С-). Импульсные тактовые входы для счета на увеличение С+ (вывод 5) и на уменьшение С — (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным перепадам тактовых импульсов на каждом из этих тактовых входов. Если на вход C- подается импульсный перепад от низкого уровня к высокому, то из содержимого счетчика вычитается 1. Аналогичный перепад, поданный на входе С+, увеличивает счет на 1. Если для счета используется один из этих входов, на другом тактовом входе следует зафиксировать напряжение высокого логического уровня. На рис.2 показаны состояния выходов микросхемы при сложении. Во избежание ошибок менять направление счета следует в моменты, когда запускающий тактовый импульс перешел на высокий уровень.

Рис.2 Эпюры напряжений на счетном входе и выходах К155ИЕ6.

Десятичный счетчик отличается от двоичного счетчика внутренней логикой, управляющей триггерами. После прихода 10 импульса на старшем выходе Q3 устанавливается низкий уровень. На выходах P (окончание счета на увеличение, вывод 12) и B (окончание счета на уменьшение, вывод 13) нормальный уровень — высокий. Если счет достиг максимума, с приходом следующего тактового перепада на вход C+ от высокого уровня к низкому на выходе P появится низкое напряжение. После возврата напряжения на тактовом входе С+ к высокому уровню напряжение на выходе P останется низким еще на время, соответствующее двойной задержке переключения логического элемента ТТЛ. Импульсные перепады от выходов P и B служат, таким образом, как тактовые для последующих входов С+ и С — при конструировании счетчиков более высокого порядка. Каждый счетчик показывает отдельную цифру разряда десятичного числа, это т. н. двоично-десятичный код.

Рис 3. Пример каскадного включения счетчиков.

Счетчик может работать в режимах сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение и уменьшение.

Установка в нуль (сброс) счетчика осуществляется независимо от состояний информационных Dn, счетных входов C и входа предварительной записи V. Параллельный запуск триггеров запрещается, если на вход сброса R (вывод 14) подано напряжение высокого уровня. На всех выходах Q установится низкий уровень независимо от сигналов на тактовых входах.

Рассмотрим работу микросхемы в режиме предустановки (загрузки). Если на вход разрешения параллельной загрузки V подать напряжение низкого уровня, то код, зафиксированный ранее на параллельных входах DO-D3, загружается в счетчик и появляется на его выходах QO-Q3, т. е. операция параллельной загрузки — асинхронная. При активных сигналах на входах V и R запрещается счет, и даются команды загрузки кода в счетчик или его сброса. Счетчики могут использоваться как делители частоты.

Рис. 4 Диаграмма работы десятичного счетчика К155ИЕ6 при сложении и вычитании. В режиме записи (V=0) было записано число 6 (единица на входах D2 и D3).

Описание учебного комплекса на базе контроллера

Исследование работы микросхемы К155ИЕ6 проводится с помощью учебного макета, соединенного с блоком коммутации многофункционального устройства сбора данных NI PCI 6221, рисунок 5. Описание этого контроллера приведено в приложении 1.

Рис.5 Внешний вид учебного комплекса, где: 1 –учебный стенд, 2 – блок коммутации NI PCI 6221, 3 — блок питания, 4 – микросхема, 5 – соединительная колодка, 6 – индикатор питания, 7 – индикатор тестера, 8 — соединительные провода.

Выводы контроллера NI PCI 6221 соединены с клеммами блока коммутации (Рис.5, п.2). В работе используются

· цифровые входы/выходы порта 1: Line 0-5,

· аналоговые входы AI 0-3,

· выход цифрового генератора «out»,

· вход цифрового частотомера «gate»

Для проведения измерений необходимо:

1. провести необходимые соединения учебного стенда и блока коммутации PCI 6221,

2. подключить питание (загорится зеленый индикатор),

3. запустить программу, управляющую измерениями.

Внешний вид интерфейса управляющей программы показан на рисунке 6. Здесь на разных панелях расположены соответствующие элементы управления и индикации:

· Тактовый генератор с регулируемой частотой и скважностью

· Кнопка сброса счетчика

· Кнопки записи информации в счетчик

· Индикаторы состояния выходов в двоичной и десятеричной системе исчисления

· Осциллограммы сигналов на выходах

· Рисунок цоколевки микросхемы

Рис.6 Внешний вид интерфейса программы «Count. exe».

Рис. 7 Блок-схема соединений.

Элементы интерфейса программы связаны с клеммами блока коммутации. Блок-схема всего измерительного комплекса показана на рисунке 7. Соединительные колодки учебного макета жестко связаны с исследуемыми микросхемами. Обратите внимание, что каждой ножки схемы соответствует два гнезда колодки для возможности связи ножки с двумя точками схемы. Здесь же справа есть гнезда, имеющие напряжение +5 В (логическая единица) и 0 В или GND (логический ноль). Положение гнезд колодки соответствует положению ножек микросхемы и расположено в том же порядке (против часовой стрелки).

Читайте также:  Счетчик дней дате рождения

Соединение колодки с блоком коммутации осуществляется проводами в соответствие со схемой. Соединение общего провода (земли) учебного макета и блок коммутации — обязательно! Для оперативного контроля за уровнем потенциала той или иной точки схемы без помощи программы на макете есть индикатор желтого цвета с проводником-щупом. Зеленый индикатор служит для контроля над наличием питания макета.

Индикаторы выходов и 4-х лучевой осциллограф работают одновременно. Направление счета (сложение или вычитание) зависит от того, к какому входу микросхемы подключен генератор (С+ или С-), это соединение осуществляется вручную. На второй счетный вход должен быть подан высокий уровень с гнезда «+5» соединительной колодки макета.

Режим суммирования и вычитания без предустановки

1. Для соединения блока сопряжения с NI6221 и учебного макета соедините провода следующим образом:

Источник



Двоично десятичные счетчики с предустановкой

Микросхемы К155ИЕ6, КМ155ИЕ6(74192) и К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 (74193) — четырехразрядные реверсивные счетчики, аналогичные по структуре. Микросхема К155ИЕ6, КМ155ИЕ6 (74192) двоично-десятичный счетчик, а микросхема К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 — двоичный счётчик. Внутреннюю схему счетчиков К155ИЕ6, КМ155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 (74193) можно изучить по рисунку. На следующем рисунке показана цоколевка счетчиков КМ155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7 (74193). Импульсные тактовые входы для счета на увеличение СU, (вывод 5) и. на уменьшение С D (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным перепадам тактовых импульсов от низкого уровня к высокому на каждом из этих тактовых входов.

Для упрощения построения счетчиков с числом разрядов, превышающим четыре,обе микросхемы имеют выводы окончания счета на увеличение ( TC U вывод 12) и на уменьшение ( TC D, вывод 13). От этих выводов берутся тактовые сигналы переноса и заёма для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика. Дополнительной логики при последовательном соединении этих счетчиков не требуется: выводы TC U и TC D предыдущей микросхемы присоединяются к выводам СU и TC D последующей. По входам разрешения — параллельной загрузки PE и сброса R запрещается действие тактовой последовательности и даются команды загрузки четырехразрядного кода в счетчик или его сброса.

В микросхемах К155ИЕ6, КМ155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 (74193) счетчики основаны на четырех двухступенчатых триггерах «мастер-помощник». Десятичный счётчик отличается от двоичного внутренней логикой, управляющей триггерами. Счетчики можно переводить в режимы сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение и уменьшение.

Если на вход СD подается импульсный перепад от низкого уровня к высокому (дается команда на уменьшение — down), от содержимого счетчика вычитается 1. Аналогичный перепад, поданный на входе СU, увеличивает (up)счет на 1. Если для счета используется один из этих входов, на другом тактовом входе следует зафиксировать напряжение высокого логического уровня. Первый триггер счетчика не может переключиться, если на его тактовом входе зафиксировано напряжение низкого уровня. Во избежание ошибок менять направление счета следует в моменты, когда запускающий, тактовый импульс перешел на высокий уровень, т. е. во время плоской вершины импульса.

На выходах TC U (окончание счета на увеличение, вывод 12) и TC D (окончание счета на уменьшение, вывод 13) нормальный уровень вывод 13)нормальный уровень — высокий. Если счет достиг максимума (цифра 9 для К155ИЕ6 (74192) и 15 для К155ИЕ7 (74193)), с приходом следующего тактового перепада на вход СU от высокого уровня к низкому (более 9 или более 15) на выходе TC U появится низкое напряжение. После возврата напряжения на тактовом вхооде СU к высокому уровне Напряжение на выходе TC D останется низким еще на время соответствующее двойной задержке переключения логического элемента ТТЛ.

Аналогично на выходе TC D появляется напряжение низкого уровня, если на вход СD пришел счетный перепад низкого уровня. Импульсные перепады от выходов TC U TC D служат, таким образом, как тактовые для последующих входов СU и СD при конструировании счетчиков более высокого порядка. Такие многокаскадные соединения счетчиков К155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7 (74193) не полностью синхронные, поскольку на последующую микросхему тактовый импульс передается с двойной задержкой переключения.

Если на вход разрешения параллельной загрузки PE (вывод 11) подать напряжение низкого уровня, то код, зафиксированный ранее на параллельных входах D0 — D3 (выводы 15, 1, 10 и 9), загружается в счетчик и появляется на его выходах Q0 — Q3 (выводы 3, 2, 6 и 7) независимо от сигналов на тактовых входах. Следовательно, операция параллельной загрузки — асинхронная.

Параллельный запуск триггеров запрещается, если на вход сброса R (вывод 14) подано напряжение высокого уровня. На всех выходах Q установится низкий уровень. Если во время (и после) операций сброса и загрузки придет тактовый перепад (от Н к В), микросхема примет его как счётный,

Читайте также:  Ультразвуковой счетчик тепла sharky 775

Счётчики К155ИЕ6 (74192) и К155ИЕ7 (74193) потребляют ток 102 мА. Маломощные варианты этих микросхем с переходами Шотки имеют ток потребления 34 мА. Максимальная тактовая частота 25 МГц; время задержки распространения сигнала от входа СU до выхода TC U 26 нс, аналогичные задержки от входа PE до выхода Q3 составляют 40 нс. Время действия сигнала сброса (от входа R до выходов Q) 35 нс.

На рисунке показана диаграмма работы десятичного счётчика К155ИЕ6, КМ155ИЕ6, где обозначены логические переходы сигналов при счете на увеличение и уменьшение. Кольцевой счет возможен в пределах 0. 9, остальные шесть состояний триггерам запрещены. Кольцо счета для двоичного счетчика К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 (74193) согласно рисунка внутренних запретов не имеет. Составив определенную комбинацию входных сигналов, по таблице можно выбрать один из четырех режимов работы счетчика К155ИЕ6 (74192). Счет наувеличение здесь закончится при выходном коде ВННВ (9), уменьшение — при НННН (О). Аналогичные операции со счетчиком К155ИЕ7 можно посмотреть по таблице. Окончанию счета на увеличение здесь соответствует код ВВВВ (15), а на уменьшение — НННН (О).

Режимы счётчика К155ИЕ6 и КМ155ИЕ6 (74192)

Режим

Вход

Выход

R

C

CU

CD

D0

D1

D2

D3

Q0

Q1

Q2

Q3

TC U

TC D

Сброс

В

х

х

Н

х

х

х

х

Н

Н

Н

Н

В

Н

В

х

х

В

х

х

х

х

Н

Н

Н

Н

В

В

Параллельная

загрузка

Н

Н

х

В

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

В

Н

Н

Н

х

В

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

В

В

Н

Н

Н

х

В

х

х

Н

Qn = Dn

Н

В

Н

Н

Н

х

В

х

х

В

Qn = Dn

В

В

Счёт на
увеличение

Н

В

В

х

х

х

х

Счёт на
увеличение

В

В

Счёт на
уменьшение

Н

В

В

х

х

х

х

Счёт на
уменьшение

В

В

Режимы счётчика К155ИЕ7 и КМ155ИЕ7

Режим

Вход

Выход

R

C

CU

CD

D0

D1

D2

D3

Q0

Q1

Q2

Q3

TC U

TC D

Сброс

В

х

х

Н

х

х

х

х

Н

Н

Н

Н

В

Н

В

х

х

В

х

х

х

х

Н

Н

Н

Н

В

В

Параллельная

загрузка

Н

Н

х

В

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

В

Н

Н

Н

х

В

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

В

В

Н

Н

Н

х

В

х

х

Н

В

В

В

В

Н

В

Н

Н

Н

х

В

х

х

В

В

В

В

В

В

В

Счёт на
увеличение

Н

В

В

х

х

х

х

Счёт на
увеличение

В

В

Счёт на
уменьшение

Н

В

В

х

х

х

х

Счёт на
уменьшение

В

В

Зарубежным аналогом счётчяиков К155ИЕ6,КМ155ИЕ6 и К155ИЕ7, КМ155ИЕ7 являются микросхемы 74192 и 74193.

Источник