Синхронный счетчик с преобразователем кода на выходе
Составление таблицы переключений и функций переходов, составление карт Карно для функций выходов преобразователя кода. Выбор элементов для реализации счетчика, расчет максимальной задержки прохождения сигнала и допустимой частоты следования импульсов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.03.2011 |
| Размер файла | 196,7 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.
17
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СИНТЕЗ СЧЕТЧИКА
1.1 Задание
1.2. Составление таблицы переключений
1.3 Составление таблицы функций переходов
1.4 Граф состояний счетчика
1.5 Составление разностных карт
1.6 Составление карт входов триггеров
1.7 Составление уравнений входов
1.8 Доопределение неиспользуемых состояний счетчика
1.9 Полный граф состояний счетчика
2. СИНТЕЗ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ КОДА НА ВЫХОДЕ
2.1 Составление таблицы переключений
2.2 Составление карт Карно для функций выходов преобразователя кода
2.3 Получение выражений для функций выходов преобразователя кода
3. РАСЧЕТ ОБЩЕГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ И МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ
3.1 Выбор элементов для реализации счетчика, расчет максимальной задержки прохождения сигнала и максимально допустимой частоты следования импульсов
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Принципиальная электрическая схема счетчика
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Принципиальная электрическая схема преобразователя кода
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Перечень элементов
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
В данной курсовой работе будет спроектирован синхронный счетчик с преобразователем кода на выходе. Устройство будет подсчитывать количества импульсов, поступивших на его вход. Спроектированный счетчик синхронизируется уровнем, т.е. счет количества импульсов происходит при поступлении активного уровня на вход «С». Заданный модуль пересчета 10, т.е. счетчик, подсчитав 10 импульсов, возвращается в исходное состояние. В случае «попадания» счетчика в нештатное состояние при работе, предусмотрен выход из такого состояния в одно из штатных.
На выходе проектируемого устройства формируется число сосчитанных импульсов в кодировке «4311».
Важно учесть такой параметр проектируемого счетчика, как максимальная частота входных импульсов, существование которой обусловлено временами задержек используемых логических элементов и триггеров.
Данный счетчик может использоваться как функциональный узел какого-нибудь устройства, где необходимо использовать автоматический подсчет импульсов.
1. СИНТЕЗ СЧЕТЧИКА
1.1 Задание
Номер варианта: 24
Модуль пересчета: n = 10.
Тип триггеров: D.
Логический базис комбинационных схем: И-НЕ.
Кодовые последовательности счетчика: «8421».
Код на выходе преобразователя: «4311».
1.2 Составление таблицы переключений
Составлена таблица переключений (табл.1) согласно модулю пересчета и порядку смены кодовых состояний. При достижении счетчиком последнего состояния следующим его состоянием будет то, в котором он находился первоначально. При этом образуются неиспользуемые состояния, не вошедшие в штатный цикл.
Таблица 1:
Таблица переключений счетчика
|
n-й такт |
n+1-й такт |
|||||||
|
a |
b |
c |
d |
a |
b |
c |
d |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
* |
* |
* |
* |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
* |
* |
* |
* |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
* |
* |
* |
* |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
* |
* |
* |
* |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
* |
* |
* |
* |
1.3 Составление таблицы функций переходов
Руководствуясь таблицей переключений и функциями переходов (Таблица 2), составляем таблицу функций переходов счетчика (Таблица 3):
Таблица 2:
Функции переходов.
|
Переход |
fg |
|
|
0> 0 |
0 |
|
|
0> 1 |
б |
|
|
1> 0 |
в |
|
|
1> 1 |
1 |
Таблица 3:
Таблица функций переходов счетчика
|
n-такт |
n+1-такт |
|||||||
|
a |
b |
c |
d |
a |
b |
c |
d |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
б |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
б |
в |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
б |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
б |
в |
в |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
б |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
б |
в |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
б |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
б |
в |
в |
в |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
б |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
в |
0 |
0 |
в |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
1.4 Граф состояний счетчика
Составляем граф смены состояний счетчика, на основе таблицы функций переходов (Таблица 3). На графе показаны переходы из одного состояния в последующее с функциями этих переходов. Также на графе отмечаются неиспользуемые состояния.
Граф смены состояний счетчика
17
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.5 Составление разностных карт
По таблице функций переходов (Таблица 3) составляем разностные карты для ступеней Аn+1, Bn+1, Cn+1 и Dn+1 счетчика:
|
an+1 |
ab |
bn+1 |
ab |
||||||||||
|
cd |
00 |
01 |
11 |
10 |
cd |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
0 |
0 |
б |
0 |
||||
|
01 |
0 |
0 |
б |
0 |
01 |
1 |
1 |
в |
1 |
||||
|
11 |
Х |
? |
? |
? |
11 |
Х |
Х |
? |
? |
||||
|
10 |
1 |
в |
Х |
Х |
10 |
0 |
0 |
Х |
Х |
||||
|
cn+1 |
ab |
dn+1 |
ab |
||||||||||
|
cd |
00 |
01 |
11 |
10 |
cd |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
б |
в |
1 |
00 |
б |
в |
в |
б |
||||
|
01 |
0 |
б |
в |
1 |
01 |
б |
в |
в |
б |
||||
|
11 |
Х |
? |
? |
? |
11 |
Х |
Х |
? |
? |
||||
|
10 |
0 |
0 |
Х |
Х |
10 |
б |
в |
? |
? |
1.6 Составление карт входов триггеров
Из разностных карт получаем карты уравнений входов с помощью словаря входов D -триггера (Таблица 4). Для реализации счетчика на D-триггерах необходимо составить 8 карт входов, с помощью которых будут составлены функции входов.
Таблица 4.
Словарь входов D-триггера.
|
fg |
D |
|
|
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
|
б |
1 |
|
|
в |
0 |
Составляем карты уравнений входов триггеров
|
Da |
QcQd |
Db |
QcQd |
||||||||||
|
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||
|
01 |
0 |
0 |
1 |
0 |
01 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||||
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
11 |
1 |
1 |
0 |
1 |
||||
|
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
10 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||
|
Dc |
QcQd |
Dd |
QcQd |
||||||||||
|
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
1 |
0 |
1 |
00 |
1 |
0 |
0 |
1 |
||||
|
01 |
0 |
1 |
0 |
1 |
01 |
1 |
0 |
0 |
1 |
||||
|
11 |
0 |
0 |
0 |
1 |
11 |
1 |
0 |
0 |
1 |
||||
|
10 |
0 |
0 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
||||
1.7 Составление уравнений входов
Основываясь на картах входов составляем логические функции входов триггеров A, B, C и D:
1.8 Доопределение неиспользуемых состояний счетчика
Так как модуль пересчета меньше числа возможных четырехразрядных двоичных комбинаций, то появляются неиспользуемые состояния, в которые счетчик может попасть случайно. Необходимо определить стоки из этих состояний.
Алгоритм определения стоков из неиспользуемых состояний:
1) для каждого неиспользуемого состояния определяем значение функций входов на каждой ступени, учитывая минимизацию карт уравнений входов
2) определяем возможные переходы по словарю триггера
3) выбираем один возможный переход
4) определяем сток из этого состояния
Согласно алгоритму, определим стоки из неиспользуемых состояний (Таблица 5).
Таблица 5
Таблица стоков из неиспользуемых состояний
|
неиспользуемое состояние |
значение функций входов |
переход |
стоковое состояние |
||||
|
Da |
Db |
Dc |
Dd |
||||
|
1010 |
1 |
0 |
1 |
1 |
101б |
1011 |
|
|
1011 |
0 |
1 |
0 |
0 |
вбвв |
0100 |
|
|
1100 |
0 |
1 |
0 |
1 |
в10б |
0101 |
|
|
1101 |
0 |
1 |
0 |
0 |
в10в |
0100 |
|
|
1110 |
0 |
1 |
1 |
1 |
в11б |
0111 |
|
|
1111 |
0 |
0 |
0 |
0 |
вввв |
0000 |
1.9 Полный граф состояний счетчика
На основании таблицы 3 и таблицы 5 строим полный граф состояний счетчика (рис.2).
Полный граф смены состояний счетчика
счетчик преобразователь сигнал импульс
17
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 2
2. СИНТЕЗ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ КОДА НА ВЫХОДЕ
2.1 Составление таблицы переключений
В соответствии с заданием преобразователь кода переводит код счетчика «8421» в выходной код «4311». Составляем таблицу переключений этих кодов.
Таблица 6
Таблица переключений преобразователя кода.
|
код "8421" |
код "4311" |
|||||||
|
Qa |
Qb |
Qc |
Qd |
A |
B |
C |
D |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
X |
X |
X |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
X |
2.2 Составление карт Карно для функций выходов преобразователя кода
Составляем карты Карно, производим объединение ячеек для минимизации функций выходов.
|
A |
QcQd |
B |
QcQd |
||||||||||
|
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||
|
01 |
1 |
1 |
1 |
1 |
01 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||
|
11 |
X |
X |
X |
X |
11 |
X |
X |
X |
X |
||||
|
10 |
1 |
1 |
X |
X |
10 |
1 |
1 |
X |
X |
||||
|
C |
QcQd |
D |
QcQd |
||||||||||
|
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
QaQb |
00 |
01 |
11 |
10 |
||||
|
00 |
0 |
0 |
0 |
1 |
00 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||||
|
01 |
0 |
0 |
0 |
1 |
01 |
0 |
1 |
0 |
1 |
||||
|
11 |
X |
X |
X |
X |
11 |
X |
X |
X |
X |
||||
|
10 |
0 |
1 |
X |
X |
10 |
1 |
1 |
X |
X |
||||
2.3 Получение выражений для функций выходов преобразователя кода
По картам Карно для выходов преобразователя получаем минимизированные уравнения выходов:
3. РАСЧЕТ ОБЩЕГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ И МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ
3.1 Выбор элементов для реализации счетчика, расчет максимальной задержки прохождения сигнала и максимально допустимой частоты следования импульсов
Для реализации данного счетчика с преобразователем кода на выходе выбрали микросхемы серии 555 (Таблица 7) использующие ТТЛ логику.
Таблица 7
|
микросхема |
состав |
tзад1>0, нс |
tзад0>1, нс |
количество |
|
|
555ЛИ2 |
4 элемента “2И” |
20 |
20 |
3 |
|
|
555ЛИ4 |
3 элемента “3И ” |
20 |
20 |
2 |
|
|
555ЛЛ1 |
4 элемента “2ИЛИ” |
22 |
22 |
3 |
|
|
555ЛН2 |
6 элементов “НЕ” |
12 |
12 |
1 |
|
|
555ТВ6 |
2 JK-триггера |
20 |
20 |
2 |
Выбираем самый длинный тракт распространения сигнала в счетчике. Он состоит из элементов 555ЛИ2, 555ЛН2, 2х элементов 555ЛЛ1 и одного элемента 555ТВ6. Следовательно, время задержки прохождения сигнала по этому тракту равно:
tс= 20нс + 40нс + 22нс+12нс = 94 нс
Выбираем самый длинный тракт распространения сигнала в преобразователе кода. Он состоит одного элемента 555ЛИ2 и двух элемента 555ЛЛ1. Следовательно, время задержки прохождения сигнала по этому тракту равно:
tп= 20нс+40нс = 60 нс
Максимальное время задержки прохождения сигнала по всему устройству
равно:
tобщ=tс+tп=94нс+60нс=154нс
Это время будет определять максимально допустимую частоту поступления счетных импульсов.
Учтем коэффициент запаса, равный 25%, умножив tс на него.
t = 1,25*tобщ = 192,5нс
Рассчитаем максимальную частоту поступления счетных импульсов:
f = 1 / t =5,19 МГц
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Принципиальная электрическая схема счетчика
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Принципиальная электрическая схема преобразователя кода
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ
|
Поз. обознач. |
Наименование |
Кол. |
Примечание |
|||||
|
Микросхемы |
||||||||
|
555ЛИ2 |
3 |
|||||||
|
555ЛИ4 |
2 |
|||||||
|
555ЛЛ1 |
3 |
|||||||
|
555ЛН2 |
1 |
|||||||
|
555ТВ6 |
2 |
|||||||
|
140.306 620000 007 ПЭ |
||||||||
|
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
||||
|
Студент |
ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ Синхронный счетчик с преобразователем кода на выходе |
Лит. |
Лист |
Листов |
||||
|
Руков. |
1 |
1 |
||||||
|
Консул. |
||||||||
|
Н.контр |
||||||||
|
Зав. каф |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Цифровая электроника».
2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ДИПЛОМНЫХ И КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ: Методические указания. /Е.Г. Новиков. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. - 40 с.
3. СИНТЕЗ СИНХРОННОГО СЧЕТЧИКА С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ КОДА НА ВЫХОДЕ: Методические указания / А.Ф. Кокорин Екатеринбург.- 6с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Суммирующий, вычитающий и реверсивный последовательный, параллельный суммирующий счетчики. Составление структурной и функциональной схемы счетчика. Минимизация функций управления, составление таблицы функционирования и определение функций переходов.
курсовая работа [122,4 K], добавлен 14.03.2010Классификация счётчиков электронных импульсов. Составление таблицы функционирования счетчика, карт Карно, функций управления входов для триггеров. Выбор типа логики, разработка принципиальной схемы и блока индикации, временная диаграмма работы счётчика.
контрольная работа [130,9 K], добавлен 10.01.2015Получение канонической формы представления логических функций. Минимизация совершенной дизъюнктивной нормальной формы функций методами Карно и Кайва. Моделирование схемы преобразователя двоичного кода в код индикатора с помощью Electronics Workbench.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 14.12.2012Выбор типа передачи информации, категории системы, характера помехозащиты, составление формата кода. Расчет формата кода синхроимпульса, номера контролируемого пункта, характеристического кода. Выбор многочленов кода, составление проверочных равенств.
курсовая работа [663,5 K], добавлен 15.04.2015Построение графа синтезируемого автомата. Определение количества элементов памяти. Составление таблицы переходов, выходов и возбуждения конечного автомата. Переход от исходного автомата Мили к эквивалентному автомату Мура. Алгоритмы вычисления функций.
курсовая работа [714,7 K], добавлен 21.05.2013Минимизация 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 08.01.2011Распределение ошибки передачи сообщения по источникам искажения. Выбор частоты дискретизации. Расчет числа разрядов квантования, длительности импульсов двоичного кода, ширины спектра сигнала, допустимой вероятности ошибки, вызванной действием помех.
курсовая работа [398,5 K], добавлен 06.01.2015Проектирование цифровых автоматов Мили и Мура с памятью в булевом базисе по заданной ГСА. Составление частично структурированной таблицы переходов-выходов. Построение функций выходов, логической схемы автомата. Особенности его экспериментальной проверки.
курсовая работа [628,7 K], добавлен 14.07.2012Выполнение синтеза логической схемы цифрового устройства по заданным условиям его работы в виде таблицы истинности. Получение минимизированных функций СДНФ, СКНФ с использованием карт Карно. Выбор микросхем для технической реализации полученных функций.
контрольная работа [735,9 K], добавлен 10.06.2011Анализ разработки преобразователя кода из прямого двоичного и циклического кода Джонсона. Описание функций и синтеза структуры устройства и функциональных узлов. Изучение проектирования регистра памяти, мультиплексора, сдвигового регистра и счетчика.
практическая работа [261,7 K], добавлен 08.03.2012
