Синтез и анализ последовательных схем (синтез счетчиков)

Построение логической схемы счетчика в среде Max+Plus II с использованием редактора символов, моделирование ее работы с помощью эмулятора работы логических схем. Триггеры со статическим и динамическим управлением. Анализ алгоритма синтеза счетчиков.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 23.11.2014
Размер файла 128,3 K

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

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и образования Украины

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

Кафедра 501

«Проектирование радиоэлектронных систем летательных аппаратов»

Лабораторная работа

«Синтез и анализ последовательных схем (синтез счетчиков)»

Выполнил: студент 526 группы Момот О. А.

Проверил: к.т.н., доцент Мазуренко А.В.

г. Харьков

2014

Введение

Цель работы: закрепить знания по синтезу последовательных схем (счетчиков), построить логическую схему счетчика в среде Max+Plus II с использованием редактора символов и смоделировать ее работу с помощью эмулятора работы логических схем.

Теоретическая часть

Схема, выходные сигналы которой зависят не только от текущих значений входных сигналов, но и от последовательности значений входных сигналов в прошлом, называется последовательной схемой или схемой с памятью.

Триггер -- это устройство последовательностного типа с двумя устойчивыми состояниями равновесия, предназначенное для записи и хранения информации. Под действием входных сигналов триггер может переключаться из одного устойчивого состояния в другое. При этом напряжение на его выходе скачкообразно изменяется.

Классификация

Триггеры подразделяются на две большие группы -- динамические и статические. Названы они так по способу представления выходной информации.

Динамический триггер представляет собой управляемый генератор, одно из состояний которого (единичное) характеризуется наличием на выходе непрерывной последовательности импульсов определённой частоты, а другое (нулевое) -- отсутствием выходных импульсов. Смена состояний производится внешними импульсами (рис. 3). Динамические триггеры в настоящее время используются редко.

К статическим триггерам относят устройства, каждое состояние которых характеризуется неизменными уровнями выходного напряжения (выходными потенциалами): высоким -- близким к напряжению питания и низким -- около нуля. Статические триггеры по способу представления выходной информации часто называют потенциальными.

Статические (потенциальные) триггеры, в свою очередь, подразделяются на две неравные по практическому значению группы -- симметричные и несимметричные триггеры. Оба класса реализуются на двухкаскадном двухинверторном усилителе с положительной обратной связью, а названием своим они обязаны способам организации внутренних электрических связей между элементами схемы.

Симметричные триггеры отличает симметрия схемы и по структуре, и по параметрам элементов обоих плеч. Для несимметричных триггеров характерна неидентичность параметров элементов отдельных каскадов, а также и связей между ними.

Симметричные статические триггеры составляют основную массу триггеров, используемых в современной радиоэлектронной аппаратуре. Схемы симметричных триггеров в простейшей реализации (2х2ИЛИНЕ) показаны на рис. 4.

Основной и наиболее общий классификационный признак -- функциональный -- позволяет систематизировать статические симметричные триггеры по способу организации логических связей между входами и выходами триггера в определённые дискретные моменты времени до и после появления входных сигналов. По этой классификации триггеры характеризуются числом логических входов и их функциональным назначением (рис. 5).

Вторая классификационная схема, независимая от функциональной, характеризует триггеры по способу ввода информации и оценивает их по времени обновления выходной информации относительно момента смены информации на входах (рис. 6).

Каждая из систем классификации характеризует триггеры по разным показателям и поэтому дополняет одна другую. К примеру, триггеры RS-типа могут быть в синхронном и асинхронном исполнении.

Асинхронный триггер изменяет своё состояние непосредственно в момент появления соответствующего информационного сигнала(ов), с некоторой задержкой равной сумме задержек на элементах, составляющих данный триггер.

Синхронные триггеры реагируют на информационные сигналы только при наличии соответствующего сигнала на так называемом входе синхронизации С (от англ. clock). Этот вход также обозначают термином «такт». Такие информационные сигналы называют синхронными. Синхронные триггеры в свою очередь подразделяют на триггеры со статическим и с динамическим управлением по входу синхронизации С.

Триггеры со статическим управлением воспринимают информационные сигналы при подаче на вход С логической единицы (прямой вход) или логического нуля (инверсный вход).

Триггеры с динамическим управлением воспринимают информационные сигналы при изменении (перепаде) сигнала на входе С от 0 к 1 (прямой динамический С-вход) или от 1 к 0 (инверсный динамический С-вход). Также встречается название «триггер управляемый фронтом».

Одноступенчатые триггеры (latch, защёлки) состоят из одной ступени представляющей собой элемент памяти и схему управления, бывают, как правило, со статическим управлением. Одноступенчатые триггеры с динамическим управлением применяются в первой ступени двухступенчатых триггеров с динамическим управлением. Одноступенчатый триггер на УГО обозначают одной буквой - Т.

Двухступенчатые триггеры (flip-flop, шлёпающие) делятся на триггеры со статическим управлением и триггеры с динамическим управлением. При одном уровне сигнала на входе С информация, в соответствии с логикой работы триггера, записывается в первую ступень (вторая ступень заблокирована для записи). При другом уровне этого сигнала происходит копирование состояния первой ступени во вторую (первая ступень заблокирована для записи), выходной сигнал появляется в этот момент времени с задержкой равной задержке срабатывания ступени. Обычно двухступенчатые триггеры применяются в схемах, где логические функции входов триггера зависят от его выходов, во избежание временнымх гонок. Двухступенчатый триггер на УГО обозначают двумя буквами - ТТ.

Триггеры со сложной логикой бывают также одно- и двухступенчатые. В этих триггерах наряду с синхронными сигналами присутствуют и асинхронные. Такой триггер изображён на рис. 1, верхний (S) и нижний (R) входные сигналы являются асинхронными.

Триггерные схемы классифицируют также по следующим признакам:

числу целочисленных устойчивых состояний (основанию системы счисления) (обычно устойчивых состояний два, реже -- больше, см. двоичный триггер, троичный триггер, четверичный триггер[8], …, десятичный триггер, …, n-ичный триггер, …);

числу уровней -- два уровня (высокий, низкий) в двухуровневых элементах, три уровня (положительный, ноль, отрицательный) в трёхуровневых элементах[9], …, N-уровней в N-уровневых элементах, …;

по способу реакции на помехи -- прозрачные и непрозрачные. Непрозрачные, в свою очередь, делятся на проницаемые и непроницаемые.

по составу логических элементов (триггеры на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ и др.).

Счётчик числа импульсов -- устройство, на выходах которого получается двоичный (двоично-десятичный) код, определяемый числом поступивших импульсов. Счётчики могут строиться на двухступенчатых D-триггерах, 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).

Классификация

Счётчики классифицируют:

по числу устойчивых состояний триггеров

на двоичных триггерах

на троичных триггерах[1]

на n-ичных триггерах

по модулю счёта:

двоично-десятичные (декада);

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 ускоренным переносом;

с параллельным ускоренным переносом;

со сквозным ускоренным переносом;

с комбинированным переносом;

кольцевые;

по способу переключения триггера:

синхронные;

асинхронные;

Счётчик Джонсона.

Алгоритм синтеза счетчиков не кратным 2n

Могут быть получены из счетчиков кратным степени 2n путем исключения некоторых двоичных комбинаций.

Определяется ближайшее к заданному коэффициенту пересчета число М = 2n >= Kпер. зад.

Определяется число каскадов или триггеров n = log2M счетчика кратным 2n.

Строится схема счетчика с коэффициенту пересчета равным степени 2n.

На выходах счетчика записывается двоичная комбинация требуемого коефициента пересчета. Второй вариант: на входах предварительной установки триггеров записывается двоичный код числа S = M - Kпер. зад.

Те выходы на которых записаны единицы обьеденяются с инверсным значением выходов на которых записаны нули двоичного кода схемой «и» выход который через схему «или» подключается к входам «reset» всех триггеров. Второй вариант: с выхода переноса сигнал подается на те входы предварительной установки триггеров на которых устанавливается «1».

синтез счетчик логический триггер

Задание

Построить схему суммирующего счетчика с параллельным переносом с коэффициентом пересчета Kпер. зад. = 11 на основе JK - триггеров.

Выполнение задания

M = 16; Kпер. зад. = 11;

N = 4;

Kпер. зад. = Qi(2) = 1011(2) = 11(11)

Рисунок 1 Логическая схема

Рисунок 2 Результат моделирования (Временная диаграмма)

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Синтез комбинационных схем. Построение логической схемы комбинационного типа с заданным функциональным назначением в среде MAX+Plus II, моделирование ее работы с помощью эмулятора работы логических схем. Минимизация логических функций методом Квайна.

    лабораторная работа [341,9 K], добавлен 23.11.2014

  • Принципы работы счетчика двоичных чисел, методика синтеза счетчиков-делителей. Построение функциональной и принципиальной схем. Схема счетчика-делителя с коэффициентом деления 48. Применение счетчиков на интегральных схемах со средней степенью интеграции.

    курсовая работа [295,0 K], добавлен 14.11.2017

  • Выполнение синтеза логической схемы цифрового устройства, имеющего 4 входа и 2 выхода. Составление логических уравнений для каждого выхода по таблице истинности. Минимизация функций с помощью карт Карно, выбор оптимального варианта; принципиальная схема.

    практическая работа [24,0 K], добавлен 27.01.2010

  • Принципы и основы работы счётчиков и сумматоров. Классификация приборов, конструктивные особенности. Основы работы в среде Multisim. Схемотехническое моделирование работы и конструкции счетчиков и сумматоров на базе триггеров и интегральных микросхем.

    курсовая работа [445,8 K], добавлен 07.02.2016

  • Дизъюнктивная и конъюнктивная совершенные нормальные формы представления логических функций. Способы их задания: табличный, аналитический, цифровой, координатный. Алгоритм минимизации ЛФ при помощи карт Карно. Построение и моделирование логической схемы.

    лабораторная работа [508,9 K], добавлен 23.11.2014

  • Определение параметров транзистора по его статическим характеристикам. Построение комбинационной логической схемы на электромагнитных реле. Разработка электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счётчиков. Состояние триггеров.

    курсовая работа [290,5 K], добавлен 13.01.2016

  • Минимизация логических функций метом карт Карно и Квайна, их реализация на релейно-контактных и логических элементах. Синтез комбинационных схем с несколькими выходами; временная диаграмма, представляющая функцию; разработка схемы преобразователя кода.

    контрольная работа [1,9 M], добавлен 08.01.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.