Четырёхразрядный двоичный счётчик
Характеристики схемы генератора прямоугольных импульсов. Определение ёмкости конденсатора. Причины возникновения дребезга контактов. Схема защиты от дребезга с кнопочным генератором импульсов. Описание работы двоичного четырёхразрядного счётчика.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.01.2015 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Схемотехника ЭВМ»
Тема проекта: «Четырёхразрядный двоичный счётчик»
Техническое задание. Синтезировать электрическую принципиальную схему двоичного четырёхразрядного счётчика, функциональная схема которого представлена на рис. 1.
Рис.1 Функциональная схема двоичного четырёх разрядного счётчика
Требования:
Формирование импульсной последовательности осуществляется как вручную (кнопочным переключателем) так и с использованием генератора импульсов с частотой F=1+(0,T№ варианта),Гц. В формирователе импульсов предусмотреть схему защиты от дребезга механических контактов..
В двоичном 4-х разрядном счётчике предусмотреть возможность установки его разрядов в '0', то есть предусмотреть сброс.
Узел индикации выполнить с использованием светодиодов (возможен также вариант индикации с использованием 7-сегментных индикаторов)
Содержание
Введение
Постановка и анализ задачи. Выбор технических средств
Описание работы счётчика
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Счетчиками называют устройства для подсчёта числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счёта и выдачи этого результата. Основным параметром счётчика является модуль счёта(емкость) Кс. Эта величина равна числу устойчивых состояний счётчика. После поступления импульсов Кс счётчик возвращается в исходное состояние.
Счётчики используются для построения таймеров или для выборки инструкций из ПЗУ в микропроцессорах. Они могут использоваться как делители частоты в управляемых генераторах частоты (синтезаторах). При использовании в цепи ФАП счётчики могут быть использованы для умножения частоты как в синтезаторах, так и в микропроцессорах.
Счетчики можно классифицировать:
По основанию системы - двоичные и десятичные.
По способу организации счета - асинхронные и синхронные.
По направлению переходов - суммирующие, вычитающие, реверсивные.
4. По способу построения цепей сигналов переноса - с последовательным, сквозным, групповым и частично - групповым переносом.
В суммирующем счётчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счёта на единицу, в вычитающем - уменьшает на единицу; в реверсивных счётчиках может происходить как суммирование, так и вычитание.
1. Постановка и анализ задачи. Выбор технических средств
1. Формирование импульсной последовательности осуществляется как вручную (кнопочным переключателем) так и с использованием генератора импульсов с частотой
В формирователе импульсов предусмотреть схему защиты от дребезга механических контактов.
В двоичном 4-х разрядном счётчике предусмотреть возможность установки его разрядов в 'О', то есть предусмотреть сброс.
Узел индикации выполнить с использованием светодиодов (возможен также вариант индикации с использованием 7 сегментных индикаторов).
В задании на курсовую работу к разрабатываемой схеме счётчика не предъявляется каких либо особых требований ни по габаритам, ни по другим техническим требованиям.
В качестве источника импульсных сигналов выбрана схема генератора прямоугольных импульсов (Рис.1), на основе отечественной микросхемы К561ЛЕ5.
Схема обладает следующими характеристиками:
Таблица 1. Параметры генератора прямоугольных импульсов
|
Экспериментальная |
Нижняя граница |
Высшая частота |
Скважность |
|
|
формула |
R1,kOm |
генерации, МГц |
выходных |
|
|
импульсов |
||||
|
1 |
2 |
2 |
||
Микросхемы представляют собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ Содержат 49 интегральных элементов. Рабочее напряжение +5В.
Исходя из варианта (№14), представленная схема должна генерировать импульсы частотой F = 2,4 Гц. Для этого необходимо подобрать номиналы конденсатора С1 и резистора R1. Из предоставленной таблицы 1 было взято минимальное значение сопротивления резистора R1 = 1кОм.
В экспериментальной формуле для расчёта частоты (см. табл.1) используются следующие единицы измерения: F-Гц, Rl-Ом, С1-Ф.
Найдём по экспериментальной формуле ёмкость конденсатора С1:
Выбираем ближайшее значение по номиналу равное 200 мкФ
Дребезг контактов - это явление многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в моменты их контактирования (замыкания и размыкания). Это явление приводит к формированию нескольких импульсов (вместо требуемого одиночного импульса или перепада напряжения), могущих вызвать многократное непредсказуемое срабатывание схемы цифрового устройства.
Причины возникновения дребезга:
/ первая связана с механической конструкцией кнопки, которая не позволяет надежно за короткое время зафиксировать контакт; S вторая связана с самим контактом, который покрыт тончайшим слоем оксида, не проводящим электричество. В момент замыкания происходит ионизация промежутка и возникает дуга, спекающая контакты вместе.
Схема защиты от дребезга организована на основе RS-триггера (интегральная микросхема К155ЛАЗ).
RS-триггер -- триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах. При подаче логического нуля на вход S (Set - установить) выходное состояние становится равным логической единице. А при подаче логического нуля на вход R (Reset -сбросить) выходное состояние становится равным логическому нулю.
Рис. 3 Условное графическое обозначение и реализация в виде МС RS- триггера
Состояние RS-триггера при поступлении сигналов на его входы можно проанализировать посредством таблицы 2.
Таблица.2 Таблица истинности RS-триггера
|
R |
s |
Q(t+i) |
Пояснения |
||
|
0 |
0 |
* |
* |
R=S=0 запрещённый режим |
|
|
1 |
0 |
о |
l |
Режим установки в единицу S=l |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
Режим сброса в ноль R=l |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
R=S=1 режим хранения |
Для реализации RS-триггера воспользуемся логическими элементами "2И-НЕ". Данная микросхема содержат 56 интегральных элементов. Принципиальная схема и расположение выводов приведены на рисунке 4.
Схема защиты от дребезга выглядит следующим образом (см. рис.5):
Рисунок 5. Схема защиты от дребезга с кнопочным генератором импульсов
На оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подведено напряжение питания для поддержания логической единицы, когда SA1 не подключен к соответствующему входу.
При замыкании и размыкании ключа в следующий момент времени происходит переход с одного контакта на другой, при котором образуется дребезг, в следствие чего на входы RS- триггера поступает не один, а несколько импульсов ('0' и 1').
Любой дребезг это причина того, что за короткое время происходит множество замыканий и размыканий подвижного контакта с неподвижным.
У RS- триггера по его конструктивным особенностям активный уровень равен '0' и на логическую Т реагировать не будет, следовательно, при возникновении дребезга триггером будет замечен только один логический ноль. Используя это свойство и организуем защиту от дребезга.
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
Развёрнутая схема четырёхразрядного двоичного счётчика выглядит следующим образом:
Данный счётчик реализован на 2-х микросхемах К155ТМ2, содержащих по 2 D-триггера. В состав этой микросхемы входит 70 интегральных элементов.
Назначение выводов:
-- инверсный вход установки в 60' R1, 8 --инверсный выход Q2,
-- вход D1, 9 -- выход Q2;
-- вход синхронизации С1, 10 -- инверсный вход установки «1» S2,
-- инверсный вход установки «1» S1; 11 --вход синхронизации С2,
-- выход Q1; 12 -- вход D2;
-- инверсный выход 01; 13 -- инверсный вход установки в 'О' R2,
-- общий; 14 --напряжение питания
Схематически счётчик представляет собой несколько Т-триггеров построенных на основе D-триггеров.
Данная схема счётчика, позволяет посчитать не больше пятнадцати импульсов. Количество поступивших на вход импульсов можно узнать, подключившись к выходам счётчика Q0 ... Q3. Это число будет представляться в двоичном коде.
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
Работу схемы двоичного четырёхразрядного счётчика можно проанализировать, воспользовавшись временными диаграммами сигналов на входе и выходах этой схемы (рис.7).
Описание работы счётчика
счётчик двоичный импульс генератор
Триггеры данного счетчика срабатывают по переднему фронту счетного импульса. Вход старшего разряда счетчика связан с прямым выходом (Q) младшего соседнего разряда.
В начальный момент времени состояния всех триггеров равны лог.0, после кратковременного нажатия на кнопку SB1 (сброс счётчика). Общее состояние счетчика можно охарактеризовать двоичным числом (0000). После прихода первого импульса 0-ой разряд (Qo) счётчика переходит в состояние равное лог.1. На входе С микросхемы DD 3.1 (см. рис.9) появляется передний фронт счетного импульса. Состояние счетчика (0001). После прихода на вход счетчика второго импульса Qo переключается в противоположное состояние равное лог.0, на входе 1-разряда появляется лог.1. и общее состояние счетчика будет равно (0010) и т.д. Таким образом, счетчик накапливает число входных импульсов, поступающих на его вход.
Продолжая анализировать временную диаграмму, можно определить, что на выходах приведённой схемы счётчика последовательно появляются цифры от 0 до 15. Эти цифры записаны в двоичном виде (табл.3).
При поступлении 16-го импульса на его вход счетчик возвращается в исходное состояние (0000), коэффициент счета данного счетчика равен 16.
При поступлении на счётный вход счётчика очередного импульса, содержимое его разряда увеличивается на 1. Поэтому такие счётчики стали называть суммирующими.
Таблица 3
|
№ |
Q3 |
Q2 |
Ql |
GO |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
16 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
17 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Блок индикации
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для отображения результата счёта были использованы светодиоды рисунок 8.
Выбранные светодиоды (HL1- HL4) необходимо включать с токоограничивающими резисторами т.к. номинальный ток них не должен превышать 20мА, то сопротивление резисторов необходимо выбрать исходя из , следовательно должно быть не меньше 250 Ом.
Выберем сопротивления этих резисторов равным 330 Ом с номинальной мощностью О,125 Вт (т.к. P=U*I=5B*20mA=0,125 Вт).
Полная электрическая принципиальная схема четырёхразрядного двоичного счётчика приведена на рисунке 9.
Электрическая схема будут иметь следующий вид:
Размещено на http://www.allbest.ru/
10
Размещено на http://www.allbest.ru/
Все работы по конструированию, размещению и трассировке печатной платы выполнены на ЭВМ с использованием системы автоматизированного проектирования Sprint Layout. Чертёж печатной платы представлен на рисунке10.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы была разработана электрическая принципиальная, монтажная, структурные схемы четырёх разрядного двоичного счётчика. Был осуществлен выбор соответствующей элементной базы с заданными характеристиками и номиналом.
С помощью системы Sprint Layout был разработан монтажный чертёж печатной платы, на которой реализован счётчик. Разработанная схема полностью соответствующее техническим требованиям и способна вести подсчёт с шагом +1 отображая текущее состояние счётчика посредством светодиодной индикации в двоичном представлении.
Кроме того, были получены фотошаблоны печатного монтажа как лицевой, так и оборотной сторон этой печатной платы. Отдельное внимание уделялось и оптимальному размещение элементов на печатной плате.
В результате курсового проектирования были закреплены навыки, полученные в курсе изучения «Схемотехники ЭВМ».
Список использованной литературы
Методическое руководство к лабораторной работе №4 Схемотехника. МИКТ
Лэнди, Р. / Справочник радиоинженера / Дэвис, Д. / Справочник радиоинженера // «ГЭИ», Москва - 2009;
Смирении, Б.А. / Справочник по радиотехнике // «ГЭИ», Москва - 2010;
В.Л. Шило, «Справочник по интегральным схемам» 2007.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка программно управляющего задающего генератора пачек прямоугольных импульсов на микропроцессоре. Составление алгоритма и написание программы генерирования импульсов определённой длительности. Расчет временных соотношений и анализ погрешностей.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 26.12.2011Разработка шаблона для работы с двоичным файлом, в котором хранится структура данных (двоичное дерево объектов). Представление двоичного дерева в файле. Вставка объекта в дерево, его удаление. Алгоритм сжатия файла. Описание пользовательского интерфейса.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.01.2013Значения выходных сигналов последовательностных схем. Особое значение элементов памяти – триггеров. Простейшие запоминающие ячейки как основа триггеров. Двоичный асинхронный счётчик (с последовательным переносом). Назначение регистров – хранение чисел.
курс лекций [616,6 K], добавлен 28.04.2009Анализ функций, выполняемых сетевыми адаптерами ЛВС различных технологий. Формат пакета Ethernet. Параметры процедуры передачи кадра. Комбинированный метод доступа. Разработка структурной схемы сетевого адаптера. Генератор прямоугольных импульсов.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 25.09.2014Изучение инвертирующей и неинвертирующей схем. Синусоидальный вид выходного сигнала. Интегратор и дифференциатор. Поведение обеих схем при подаче прямоугольных и гормональных импульсов. Понятие инерционности транзистора. Фильтры низких и высоких частот.
лабораторная работа [3,4 M], добавлен 16.08.2009Разработка программы, представляющей собой простой текстовый редактор, использующий структуру данных для промежуточного хранения редактируемого файла. Функциональное описание разработки. Внутренняя структура двоичного файла нового класса "bin_file".
курсовая работа [254,6 K], добавлен 26.01.2013Проект функционального узла для выполнения микроопераций в вычислительной системе; анализ вариантов реализации. Интегральная и электрическая схемы узла; оценка переходных процессов и предельного быстродействия. Расчет и выбор генератора тактовых сигналов.
курсовая работа [540,1 K], добавлен 21.10.2012Реализация схемы минимума матрицы в среде САПР- Active HDL (Aldec) и разработка VERILOG-кода схемы. Описание модуля и числовые примеры работы схемы. Разработка и описание фрагментов кода. Разработка временных диаграмм и рассмотрение их примеров.
курсовая работа [291,4 K], добавлен 11.11.2021Общая характеристика организации массива в виде двоичного дерева. Особенности линейного и двоичного поиска заданного элемента массива. Методика упорядочения массива методом сортировки деревом. Инструкции и текст программы для нечисленной обработки данных.
курсовая работа [242,3 K], добавлен 12.11.2010Принципы информатизации высших учебных заведений и образовательные информационные технологии. Язык разметки гипертекстовой информации. Php и javaScript при разработке сайта учебного заведения. Создание меню для навигации по сайту и счётчика посещений.
дипломная работа [464,8 K], добавлен 03.09.2012
