Из рисунка 2.2 видно, что 
, и, следовательно, любое из выражений 
; или 
; 
можно использовать для построения регистра сдвига. При этом в первом случае нагружается выход триггера Q, а во втором - 
.
Схема реверсивного регистра на JK – триггерах построена по полученным выражениям, приведена на рис. 2.3, а временная диаграмма его работы – на рис. 2.4 (предполагается, что выдвигаемая информация теряется, а освобождающиеся при сдвиге крайние разряды заполняются нулями).
При построении регистра сдвига на DV – триггерах (рис. 2.5) используем выражения для функции возбуждения Di , Vi , представленные рис. 2.2, а именно, 
; Vi=1.
2.4 РЕЖИМ ЗАМКНУТОГО В КОЛЬЦО РЕГИСТРА
Для изучения динамики работы регистра сдвига его необходимо замкнуть в кольцо, то есть выход регистра сдвига закоммутировать на его вход. Непрерывная серия импульсов сдвига в этом случае обеспечит циркуляцию сдвигаемой информации, что позволит определить (по осциллограмме), правильно ли работает регистр, а также определить временные параметры регистра сдвига.
2.5. ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.
1. Изучить описание лабораторной работы.
2. Провести синтез заданного варианта многофункционального регистра сдвига. Схеме регистра должна быть дополнена цепями установки произвольного кода с использованием генератора одиночных импульсов (ГОИ).
3. Построить временную диаграмму закольцованного регистра для заданного кода с учетом всех временных параметров, используемых элементов на отрезке времени, включающим пять синхронизирующих импульсов, для двух режимов сдвига.
2.6. НАЛАДКА РЕГИСТРА И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.
Для проведения наладки необходимо закоммутировать схему, изображенную на рис. 2.6.
В исходном состоянии генератор импульсов (ГИ) выключен. С использованием ГОИ занести исходный код в проверяемый регистр. Затем по тактам с использованием ГИ по индикации проверяют правильность сдвига. Выбор сдвигаемого кода выбирается из соображений обеспечения переключения всех триггеров регистра как из «1» в «0», так и из «0» в «1».
Сравнивая осциллограммы с временной диаграммой, построенной заранее, определяют работоспособность РС. Если обнаружена неправильная работа регистра, то конкретизировать неисправность и устранить ее.
2.7. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Провести коммутацию схемы. Для задания сигналов на шины управления следует использовать выход генератора единицы.
2. Проверить работу РС. Провести наладку, поиск и устранение возможных неисправностей в схеме РС.
3. Проверить работу РС в динамическом режиме. Сравнить осциллограммы и временные диаграммы.
5. Показать преподавателю работу отлаженной схемы регистра.
ОТЧЕТ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ
1. Цель работы. Задание
2. Кодированную таблицу переходов i – го разряда регистра.
3.Диаграммы Вейча (или карты Карно) функций возбуждения триггера.
4. Схему РС.
5. Временные диаграммы.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Во всех вариантах заданий необходимо спроектировать пятиразрядный многофункциональный регистр сдвига, временную диаграмму для исходного кода и заданий микроопераций (МО) сдвига.
Вариант | МО сдвига, выполняемые регистром | Тип триггера | Исходный код |
| DV | 10011 | |
| JK | 10110 | |
| DV | 11100 | |
| JK | 10100 | |
| DV | 10001 | |
| JK | 01100 | |
| DV | 00101 | |
| JK | 10101 | |
| DV | 01011 | |
| JK | 00100 | |
| DV | 00001 | |
| JK | 11000 | |
| DV | 01101 | |
| JK | 11011 | |
| DV | 11001 | |
| JK | 00110 | |
| DV | 10001 | |
| JK | 01000 | |
| DV | 10110 | |
| JK | 01001 | |
| DV | 00110 | |
| JK | 10000 | |
| DV | 01111 | |
| JK | 10010 | |
| DV | 01110 | |
| JK | 11010 | |
| DV | 00011 | |
| JK | 00101 | |
| DV | 10111 | |
| JK | 00010 |
на 2, на 3 разряда
на 3, на 4 разряда3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
СЧЕТЧИКИ
Цель работы
Изучить различные схемы счетчиков; овладеть методом синтеза синхронных счетчиков; приобрести навыки в сборке, наладке и экспериментальном исследовании двоично-десятичного счетчика.
3.1. КРАТКИЕ ТЕОРИТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ.
Счетчики осуществляют счет и хранение кода числа подсчитанных сигналов. Под сигналами понимаются перепады потенциала или импульсы. Обычный триггер, считающий сигналы по модулю 2, осуществляет счет и хранение не более двух сигналов. Соединяя несколько таких триггеров между собой определенным образом, можно получить счетчик, подсчитывающий число Ксч входных сигналов. Для счетчика, состоящего из m триггеров, Ксч ≤ 2m. Коэффициент пересчета Ксч (период, модуль) счетчика определяет число разрешенных устойчивых состояния счетчика.
По модулю счета Ксч счетчики подразделяются на двоичные с Ксч = 2m и недвоичные Ксч ≠ 2m . наиболее часто используют модули счета 2N, 10N, то есть двоичный и десятичный модули. Счетчики с модулем Ксч = 60 применяются в устройствах счета времени.
По порядку изменения состояний могут быть счетчики с естественным и произвольным порядком счета. В первых, значение кода каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от кода предыдущего состояния. В счетчиках с произвольным порядком счета значение кодов соседних состояний могут отличаться более чем на единицу.
Счетчики с естественным порядком счета подразделяются на простые и реверсивные. Простые же счетчики делятся на суммирующие и вычитающие. Реверсивные счетчики могут работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.
По способу переключения триггеров во время счета сигналов счетчики делятся на асинхронные и синхронные. В асинхронных счетчиках переход каждого триггера из одного состояния в противоположное происходит сразу же после изменения сигналов на его управляющих входах, и переключение триггеров счетчика происходит последовательно во времени. В синхронных счетчиках триггеры переключаются только в момент прихода синхронизирующего сигнала (при наличии соответствующих сигналов на управляющих входах).
Основные параметры счетчиков: емкость и быстродействие. Емкость счетчика характеризует максимальное число сигналов, которое может быть им сосчитано, и численно равно коэффициенту пересчета Ксч . Быстродействие счетчика определяется двумя величинами: разрешающей способностью tр=1/fсч и временем установки, tуст , кода счетчика.
Под разрешающей способностью tр понимают минимально допустимый интервал времени между двумя последовательными сигналами, при котором не происходит потери счета сигналов.
Время установки кода tуст представляет собой интервал времени между моментом поступления входного сигнала и моментом завершения перехода счетчика в новое устойчивое состояние.
Проблема быстродействия счетчиков решается применением различных методов переноса межразрядной информации. Простейшим способом переноса является последовательный перенос из разряда в разряд, обеспечивающий наименьшее быстродействие. Сквозной перенос в каждом разряде счетчика реализуется на специальном вентиле сквозного переноса, который вырабатывает сигнал переноса по состоянию этого разряда и сигналу переноса из предыдущего разряда. Предполагается, что быстродействие вентиля сквозного переноса должно быть, по меньшей мере, на порядок выше, чем быстродействие разряда. Максимально допустимое быстродействие счетчика обеспечивается параллельным (групповым) переносом. При этом в каждый разряд счетчика вводятся вентили группового переноса. С помощью этих вентилей анализируется состояние всех предыдущих разрядов и в зависимости от комбинации их состояний вырабатывается сигнал переноса.
3.2. СИНЗЕЗ СЧЕТЧИКОВ
Синтез счетчика сводится к определению такой структуры счетчика с минимальным числом триггеров и связей между ними, при которой обеспечивается выполнение счетчиком требуемых функций с заданными значениями параметров.
Исходными данными для синтеза счетчика, вытекающими из его назначения, являются:
модуль счета; порядок изменения состояния счетчика; режим счета для счетчиков с естественным порядком изменения состояний (суммирующий, вычитающий или реверсивный); требуемая разрешающая способность счетчиков tр ; необходимое время установки кода счетчика tуст .Модуль счета или емкость счетчика являются исходными для определения количества m триггеров в счетчике. Для двоичных счетчиков 
, а для недвоичных 
, где “][“ - есть значение округленное до ближайшего целого числа.
Разрешающую способность с и время установки кода счетчика учитываю при выборе серии интегральных микросхем и типа триггера, а также при выборе способа переключения – синхронного или асинхронного. По техническим данным выбранного триггера необходимо проверить выполнение условия
,
где fmaxc – максимально допустимая для данного триггера частота следования входных сигналов.
Время установки кода tуст определяет выбор способа переключения триггеров счетчика. При асинхронном способе tуст растет с увеличением числа m триггеров, а при синхронном способе tуст на зависит от величины m. Кроме того, при асинхронном способе из-за одновременного срабатывания триггеров возможно появление ложных сигналов на выходах комбинационной схемы, подключенной к счетчику. Преимуществом асинхронной организации счетчиков является простота получаемой структуры. Но при проектировании асинхронных счетчиков возникают трудности, обусловленные различиями во внутренней организации триггеров. Эти различия проявляются только при асинхронной работе. Поэтому проектировщик схем должен иметь четкое представление о внутреннем строении используемого им типа триггера и не ограничиваться таблицей переходов, которая описывает только синхронную работу триггера.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
