Синтез и выбор микросхемы двоичного счетчика

Для выполнения задания определите роль счетчика в данной схеме. Вспомните элементную базу и классификацию типов счетчиков, особенности принципа работы устройства. Также необходимо проработать тему «Синтез работы счетчиков». Методика синтеза счетчиков представлена в [I, c. 214-218].

Двоичный счетчик в данной схеме подсчитывает выходные импульсы тактового генератора (G) и выходной двоичный код счетчика фиксирует дешифратор для подключения соответствующего индикатора. (см. рис.3.1, рис.3.2).

При этом циклический коэффициент счетчика N=n (числу индикаторов).

Методику синтеза и выбора ИМС счетчика рассмотрим на примере для N = n = 3.

Синтез счетчика.

Необходимое число триггеров в схеме счетчика определяется как минимальное m, соответствующее неравенству . В данном случае число JK-триггеров m= 2.

Под действием входных импульсов счетчик переходит из одного состояния (с одной комбинацией состояний триггеров) в другое (с другой комбинацией состояний триггеров) при одновременном (синхронном) переключении всех триггеров.

Переход счетчика в новое состояние связан с переключением триггеров. Для перевода триггеров в требуемые состояния на его входах необходимо наличие определенных логических уровней. В таблице 3.3. показаны все возможные переходы состояний триггера и требуемые для этих переходов логические уровни на входах J и K. Знак «–» означает, что логический уровень на входе может быть произвольным (лог.0 или 1).

Пользуясь таблицей переходов, приведем таблицу истинности для входов J и K всех триггеров счетчика (табл. 3.4.).

Таблица 3.3.

Вид перехода триггера	Логические уровни на входах
J	К
0 → 0 0 → 1 1 → 0 1 → 1	– –	– –

Таблица 3.4.

Таблица истинности функционирования триггеров счетчика.

Номер входного импульса	Состояние триггеров
Текущее	Следующее

Далее необходимо заполнить карты Карно для входов J и K каждого триггера(рис.3.8). При этом лог. уровни на входах J и K являются функциями текущего состояния, и на картах Карно под и следует понимать состояния триггеров перед поступлением на вход счетчика очередного импульса.

Пусть к моменту подачи импульса на вход счетчика триггеры находились в состоянии =0, =0. Под действием входного импульса должно быть обеспечено

новое состояние =0, =1. Следовательно, в триггере Тр происходит переход

вида 0 → 1, при подаче на входы =1, = –; в триггере Тр переход вида 0 → 0 обеспечивается уровнями =0, = –. Эти значения занесены в клетки карт соответствующие =0, =0 (т.е. и ).

Перевод триггеров из состояния =0, =1 в следующее состояние

=1, =0 требует подачи на информационные входы триггеров уровней = –, = 1 и =1, = –. Эти значения занесены в клетки карт для состояния =0, =1

И перевод триггеров из состояния =1, =0 в состояние =0, =0 происходит при =0, = –; и = –, = 1.

Состояние =1, =1 в рассматриваемом счетчике не используется, поэтому в соответствующих этому состоянию клетках карт – символ «*», означающий запрещенную комбинацию.

Карты Карно для входов триггеров счетчика.

Рис.3.8

Далее записываем минимальные логические выражения для информационных входов триггеров:

= ; = 1;

= ; = 1.

Полученные выражения определяют способ включения входов J и K триггеров в схеме счетчика (рис.3.9.).

Логическая схема счетчика.

Рис.3.9

Выбор ИМС счетчика.

Составим таблицу состояний и приведем диаграмму состояний счетчика с N= 3.

Таблица 3.5.

Таблица состояний счетчика

Входной импульс	Двоичный код на выходах

Диаграмма состояний счетчика

Рис. 3.9.

Выбираем микросхему требуемого двоичного счетчика.

Для обеспечения заданного коэффициента счета N = 3 необходимо, чтобы при появлении на выходах двоичного кода 011₍₂₎ = 3_(I0) все триггеры счётчика сбросились в лог.0. (000). Для этого следует ввести цепь обратной связи с выходов счётчика и , с которых уровень лог.1 поступит на вход сброса R (рис.3.10).

Ограничение коэффициента счета ИМС счетчика

Рис. 3.10.

Частоту тактовых импульсов определяем исходя из количества индикаторов. Так как n = 3, а для включения одного индикатора требуется частота выше 50 Гц, то для того чтобы человеческий глаз не замечал мелькания индикации при поочередном переключении всех индикаторов, выбираем частоту F ≥ 150 Гц.

Осуществите выполнение данного задания в следующей последовательности:

3.5.1. Приведите назначение счетчика в схеме УЦДИ.

3.5.2. Выполните синтез двоичного счетчика согласно приведенной методике и

изобразите его логическую схему.

3.5.3. Произведите выбор микросхемы двоичного счетчика, изобразите его

условно-графическое обозначение и составьте краткое ее описание.

3.5.4. Приведите таблицу состояний счетчика с учетом того, что коэффициент

счета N = n.

3.5.5. Выполните построение диаграммы состояний заданного счетчика n -ым

входным импульсом, при котором все триггеры счетчика должны сброситься

в лог. 0, проверьте соответствие.

3.5.6. Обеспечьте ограничение коэффициента счета, путем определенного

соединения выходов счетчика со входом сброса R.

3.5.7. Определите частоту тактовых импульсов, вырабатываемых генератором

в соответствии с заданным количеством индикаторов.