Меню

Реверсивный двоичный счетчик с предустановкой

Реверсивный счетчик

Дата добавления: 2014-11-27 ; просмотров: 8318 ; Нарушение авторских прав

Описанные выше счетчики однонаправленные и считают на увеличение, однако на практике часто необходимо менять направление счета в процессе работы. Счетчики, которые в процессе работы могут менять направление счета называются реверсивными.

Рис. 3 — Реверсивный счетчик

Для счетных импульсов предусмотрены два входа: «+1» — на увеличение, «-1» — на уменьшение. Соотстветствующий вход (+1 или -1) подключается ко входу С. Это можно сделать схемой ИЛИ, если влепить ее перед первым триггером (выход элемента ко входу первого триггера, входы — к шинам +1 и -1). Непонятная фигня между триггерами (DD2 и DD4) называется элементом И-ИЛИ. Этот элемент составлен из двух элементов И и одного элемента ИЛИ, объединенных в одном корпусе. Сначала входные сигналы на этом элементе логически перемножаются, потом результат логически складывается.

Число входов элемента И-ИЛИ соответствует номеру разряда, т. е. если третий разряд, то три входа, четвертый — четыре и т. д. Логическая схема является двухпозиционным переключателем, управляемым прямым или инверсным выходом предыдущего триггера. При лог. 1 на прямом выходе счетчик отсчитывает импульсы с шины «+1» (если они, конечно, поступает), при лог. 1 на инверсном выходе — с шины «-1». Элементы И (DD6.1 и DD6.2) формируют сигналы переноса. На выходе >7 сигнал формируется при коде 111 (число 7) и наличии тактового импульса на шине +1, на выходе

Мультиплексор — это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу, в зависимости от состояния двоичного кода. Другими словами, мультиплексор — переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий несколько входов и один выход. К выходу подключается тот вход, чей номер соответствует двоичному коду. Ну и навороченное определение: мультиплексор — это устройство, преобразующее параллельный код в последовательный.

Структуру мультиплексора можно представить различными схемами, но более понятна, на мой взгляд, вот эта:

Рис. 1 — Структура мультиплексора

Самая большая хренотень есть не что иное, как элемент И-ИЛИ. Конкретно здесь элемент 4-х входовый. Ну а квадратики с единичками внутри, если кто не помнит, инверторы. Разберем выводы. Те, что слева, а именно D0-D3, называются информационными входами. На них чего-нибудь подают. Входы посередке, а именно А0-А1, называются адресными входами. Вот сюда именно и подается двоичный код, от которого зависит, какой из входов D0-D3 будет подключен к выходу, на этой схеме обозначенному как Y. Вход С, черт его знает, нафига он здесь. Вроде бы как разрешение работы, а может просто для понта. Ну его в баню. На схеме еще есть входы адреса с инверсией. Так вот они тоже показаны здесь для понта. На этом рисунке показан четырехвходовой, или как еще его называют, 4Х1 мультиплексор. Потому и адресных входов всего 2. Как нам известно, максимальное число переменных определяется как 2 n , где n — разряд кода. Здесь мы видим, что переменных четыре штуки, а значит разряд будет равен 2 (2 2 = 4). Для пояснения принципа работы этой схемы посмотрим на табличку истинности:

A1 A0 Y
D0
D1
D2
D3

Вот так двоичный код выбирает нужный вход. Т. е., если имеем четыре объекта, ну, скажем, они пуляют сигналы, а устройство отображения у нас одно. Берем мультик (мультиплексор) и втуляем его в схему. В зависимости от двоичного кода к устройству отображения подключается сигнал от нужного объекта. Такой вот, дохленький пример.

Микросхемой мультик обозначается вот так:

Рис. 2 — Мультиплексор

Вообще, мультиплексоров всяких дофига. Есть и сдвоенные четырехвходовые, восьмивходовые, 16-ти входовые, счетверенные двухвходовые и пр. Тот, что на рисунке сделан от фонаря.

Демультиплексор. Демультиплексор — устройство, обратное мультиплексору. Т. е., у демультиплексора один вход и куча выходов. Двоичный код определяет, какой выход будет подключен ко входу. Другими словами, демультиплексор — это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких выходов и подключает его к своему входу или, это переключатель сигналов, управляемый двоичным кодом и имеющий один вход и несколько выходов. Ко входу подключается тот выход, чей номер соответствует состоянию двоичного кода. И навороченное определение: демультиплексор — это устройство, которое преобразует последовательный код в параллельный.

Читайте также:  Как накрутить счетчик метрики

Обычно в качестве демультиплексора используют дешифраторы двоичного кода в позиционный, в которых вводят дополнительный вход стробирования. Из-за схожести структур мультиплексора и демультиплексора в КМОП сериях есть микросхемы, которые одновременно являются мультиплексорром и демультиплексором, смотря с какой стороны подавать сигналы, например, К561КП1, работающая как переключатель 8х1 и переключатель 1х8 (то бишь, как мультиплексор и демультиплексор с восемью входами или выходами). Кроме того, в КМОП микросхемах помимо переключения цифровых сигналов (лог. 0 или 1) существует возможность переключения аналоговых. Другими словами, это переключатель аналоговых сигналов, управляемый цифровым кодом. Такие микросхемы называются коммутаторами. К примеру, с помощью коммутатора можно переключать сигналы, поступающие на вход усилителя (селектор входов). Вот напоследок простенькую схемку селектора входов УМЗЧ мы и рассмотрим. Построим ее, ну скажем, с использованием триггеров и мультиплексора.

Рис. 3 — Селектор входных сигналов

Вот такая нехитрая схемка. Итак, разберем работу и деталюшки. На триггерах микросхемы DD1 собран кольцевой счетчик нажатий кнопки разрядностью 2 (два триггера — 2 разряда). Двухразрядный двоичный код поступает на адресные входы D0-D1 микросхемы DD2. Микросхема DD2 представляет собой сдвоенный четырехканальный коммутатор. В соответствии с двоичным кодом к выходам микросхемы А и В подключаются входы А0-А3 и В0-В3 соответственно. Элементы R1, R2, C1 устраняют дребезг контактов кнопки. Дифференцирующая цепь R3C2 устанавливает триггеры в нулевое состояние при включении питания, при этом к выходу подключается первый вход. При нажати на кнопку триггер DD1.1 переключается в состояние лог. 1 и к выходу подключается второй вход и т. д. Перебор входов идет по кольцу, начиная с первого.

С одной стороны просто, с другой немного неудобно. Черт его знает, сколько раз нажали на кнопку после включения и какой вход подключен к выходу. Хорошо бы поставить индикатор подключенного входа. Вот тут-то и пригодится семисегментный дешифратор. Нажимаем ссылочку, вспоминаем семисегментный дешифратор и смотрим на схемку (там, где циферки бегут). Берем дешифратор и индикатор, обрубаем счетчик и другую галиматью, переносим дешифратор с индикатором на схему коммутатора и первые два входа дешифратора (на схеме обозначен как DD3), т. е. 1 и 2 (выв. 7 и 1) подключаем к прямым выходам триггеров DD1.1 DD1.2 (выв. 1 и 13). Входы дешифратора 4 и 8 (выв. 2 и 6) кидаем на корпус (т. е. подаем лог. 0). Все! Индикатор будет показывать состояние кольцевого счетчика, а именно циферки от 0 до 3. Цифиря 0 соответствует первому входу, 1 — 2-му и т. д.

Регистр (от буржуйского to register — регистрировать) — это цифровой узел, предназначенный для записи и хранения числа. Некоторые регистры могут преобразовывать информацию из последовательной формы в параллельную и наоборот. Для начала рассмотрим регистр хранения.

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:  Газовые счетчики с фильтром для котельной

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,

Читайте также:  Счетчик газа ультразвукового типа

· 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).

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



Реверсивные двоичные счетчики: схемная реализация, особенности работы.

Реверсивные двоичные счетчики

Для изменения направления счета в асинхронном счетчике необходимо переподключить вход синхронизации С каждого последующего триггера к прямому либо инверсному входу предыдущего. Устройство, осуществляющее коммутацию двух сигналов на одну линию, называется мультиплексором.

При сигнале V = 1 входы J и K последующего триггера коммутируются с Q предыдущего триггера, то есть счетный режим второму триггеру разрешается после того, как первый триггер принял состояние 1 и реализуется режим суммирования.

При сигнале V = 0 входы J и K коммутируются с инверсным входом предыдущего, то есть J2 = K2 = 1 (счетный режим) когда первый триггер находится в состоянии 0 и реализуется таким образом режим вычитания.

Сигнал V1 используется для предустановки, при активном сигнале V1 по сигналу С в триггере счетчика записываются логические сигналы в соответствии со входами D. D1 – младший триггер, D8 – старший триггер. V2 служит для изменения направления счета. С помощью подобных устройств легко формировать счетчики с произвольным и управляемым модулем счета.

D 256

ДПКД – делитель с переменным модулем счета.

«1»

D 100
D 10
D 16
D 1

Модуль счета: Ксч=D 100 +D 10 +D 1 +1 – десятичный счетчик. Ксч=D 256 +D 16 +D 1 +1 – двоичный счетчик. Сигнал V2 служит для переключения управления счета («1» — вычитающий режим). V1 – вход предустановки. Устройства работает следующим образом: при достижении такого состояния всех счетчиков, при котором все триггеры каждого счетчика обнуляются, формируется сигнал переноса на выходах всех счетчиков. Сигнал переноса на выходе последнего, поступая на входы V1 всех счетчиков переводит их из режима счета в режим предустановки, поэтому очередной (+1) импульс синхронизации устанавливает триггеры всех счетчиков в соответствии с сигналами D (сотен, десятков, единиц для десятичного счетчика или 256,16,1 для двоичного счетчика). Автоматически после предустановки исчезает сигнал переноса P и все счетчики переводятся вновь в режим счета, но не с «0» начальными условиями, а в соответствии с сигналами на входах D. Изменяя произвольно сигналы D можно получать произвольный, переменный коэффициент деления. +1 импульс синхронизации определяет предустановку счетчика.

Дата добавления: 2016-02-16 ; просмотров: 1014 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник