Лабораторная работа № 15

Тема: «Ознакомление со схемами построения суммирующих и вычитающих счетчиков»

Цель: Исследовать работу счетчиков, построенных на D – триггерах, JK - триггерах при помощи функционального генератора индикаторов и логического анализатора.

Приборы и устройства: персональный компьютер и программа EWB 5.12.

Счетчик-это устройство, которое подсчитывает число импульсов, поступивших на его вход за определенное время и хранит это значение. Основной статической характеристикой счетчика является модуль счета М (емкость), который определяет число его возможных состояний. После поступления на счетчик М входных сигналов обычно начинается новый цикл, повторяющий предыдущий. Основной динамической характеристикой счетчика является его быстродействие.

Возможность подсчета числа импульсов уже заложено в устройстве счетного триггера. В принципе сам Т-триггер уже является счетчиком по модулю 2, т.к. он имеет два различных состояния и считает до двух: 0 1. Поэтому простейший двоичный суммирующий счетчик можно реализовать последовательной цепочкой счетных Т-триггеров, выполненных на D-триггерах рис.1. Для этого соединим их так, чтобы счетный вход очередного триггера подключался к инверсному выходу предыдущего.

В качестве задающего генератора импульсов применим ранее использованный функциональный генератор. Выберем последовательность прямоугольных импульсов с частотой следования (Frequency) 1Hz коэффициентом заполнения (Duty cycle) 25%, амплитудой (Amplitude) 2,5V и смещением (Offset) также 2,5V.

Включив моделирование, наблюдаем за состоянием индикаторов счета, делаем отсчет импульсов в двоичном коде (рис.1), а, дополнив схему дисплеем, - в шестнадцатеричном коде (в котором цифры совпадают с десятичным представлением до 9). Наконец временные особенности счета можно увидеть на графиках, регистрируемым логическим анализатором.

На графиках (рис.2), видно, как первый триггер делит частоту входного сигнала на два, следующий делит так же на два новую частоту и т.д. В результате, чтобы образовалась единица в последнем разряде этого счетчика на выходе первого триггера пойдет 8 импульсов, второго - 4, третьего – 2, четвертого – 1. Данный счетчик имеет 16 возможных состояний: от 0000 до 1111. Значит это счетчик по модулю 16. Он четырехразрядный по числу двоичных разрядов и асинхронный по запуску триггеров в этих разрядах.

Поскольку импульсы передаются последовательно от одного триггера к другому, то подобные счетчики так же называются счетчиками со сквозным переносом, или асинхронными, так как с приходом каждого импульса с задержкой относительно друг друга переключаются сразу несколько триггеров.

Схемы как суммирующего, так и вычитающего счетчиков можно построить на JK-триггерах, задав на информационных входах режим переключения (J=K=1) и выполнив соответствующие переносные связи (см. рис.3, 4).