Временная диаграмма счетчика по модулю 16

Исследование работы счетчиков

Цель работы: изучить принцип работы счетчиков.

Ход работы

Почти каждая сложная цифровая система содержит несколько счетчиков. Назначение счетчика очевидно: это подсчет числа некоторых событий или временных интервалов, либо упорядочение событий в хронологической последовательности. Кроме того, счетчики могут выполнять и не столь очевидные функции: их, например, можно использовать для адресации, в качестве делителей частоты и элементов памяти. Цифровую схему, выполняющую функцию счета, можно собрать из триггеров.

Счетчики со сквозным переносом

Процедуры двоичного и десятичного счета иллюстрируются в таблице на рисунке. Используя только 4 двоичных разряда (D,C,B и А), мы можем считать от 0000 до 1111 (от 0 до 15 в десятичной системе). Столбец А таблицы соответ­ствует двоичному разряду единиц или самой младшей зна­чащей цифре. Обычно используется термин «самый млад­ший разряд» (СМР). Столбец D соответствует двоичному разряду восьмерок или старшей значащей цифре. Обычно используется термин «самый старшин разряд» (ССР). В столбце единиц цифры изменяются на­иболее часто. Если нам нужен счетчик, который считает от 0000 до 1111 (в двоичной системе), у него должно быть 16 раз­личных выходных состояний. Такой счетчик называется счетчиком по модулю 16. Модульсчетчика-это число раз­личных состояний, через которые проходит счетчик в про­цессе одного полного цикла счета.

Логическая схема счетчика по модулю 16

Функциональная схема счетчика по модулю 16, соста­влена из четырех JK-триггеров. Каждый JK-триггер работает в режиме переключения (J=К=1). Пусть в начальный момент состояния выходов счетчика соответствуют двоичному числу 0000 (счетчик очи­щен). При поступлении тактового импульса 1 на синхрони­зирующий вход (CLK) триггера Т1 этот триггер переклю­чается (при прохождении среза импульса) и на индикаторе появляется двоичное число 0001. Тактовый импульс 2 воз­вращает триггер Т1 в исходное состояние 0 (Q = 0), что в свою очередь приводит к переключению триггера Т2 в о стояние 1 (Q=1). На индикаторе появляется число 0010. Счет продолжается: срез сигнала на выходе каждого триггера запускает следующий триггер. Возвращаясь к таблице, мы видим, что цифры (1 или 0) в столбце А (единиц) изменяются на каждом этапе счета. Другими словами, триггер Т 1 переключается с приходом каждого но­вого тактового импульса. Как видно из столбца В, триггер Т2 переключается в 2 раза реже триггера Т1. Вообще каждый более старший разряд в таблице «пере­ключается» в 2 раза реже предыдущего.

Счетная последовательность для счетчика по модулю 16

Работу счетчика по модулю 16 в процессе счета до 10 (двоичное число 1010) иллюстрируют временные диа­граммы. Синхронизирующему входу соответ­ствует самая верхняя диаграмма. Диаграммы для выходов Q триггеров TI, Т2, ТЗ, Т4 приведены ниже. Под диаграм­мами указаны двоичные числа, соответствующие раз­личным состояниям счетчика. Обратим особое внимание на вертикальные линии. Они показывают, что тактовые импульсы запускают только триггер Т1, триггер TI запускает триггер Т2, триггер Т2 запускает триггер ТЗ и г.д. Поскольку каждый триггер воздействует только на один (следующий за ним) триггер, то для переключения всех триггеров необходимо некоторое время. Например в точке а на импульсе 8 тактовый импульс запускает триггер Т1, вызывая его переключение в состояние 0. Это в свою очередь приводит к переключению триггера Т2 из состояния 1 в состояние 0. Затем точно так же переклю­чается триггер ТЗ. В момент установки на выходе Q тригге­ра ТЗ уровня логического 0 запускается триггер Т4, который переключается из состояния 0 в состояние I. Мы видим, что изменение состояний последовательно («насквозь») распространяется по цепочке триггеров. Поэтому рассматриваемый счетчик называют счетчиком со сквозным переносом.

Временная диаграмма счетчика по модулю 16

Данный счетчик можно назвать не только счетчиком со сквозным переносом, но и счетчиком по модулю 16, 4-разрядным счетчиком или асинхронным счетчиком. Каждое из названий характеризует рассматриваемую схему с какой-то одной стороны. Определения «со сквозным переносом» и «асинхронный» говорят о том, что запуск триггеров в счетчике осуществляется не в одно и го же время. Название «счетчик по модулю 16» отражает число различных состояний, «проходимых» счетчиком и одни полный цикл счета. Определение «4-разрядный» указывает число двоичных разрядов на выходе счетчика.

Задания для самопроверки

1. На рисунке показана схема 2-разрядного асинхронного счетчика;

2. На рисунке показана схема асинхронного счетчика по модулю 4;

3. Каждый JK-триггер в схеме счетчика на рисунке работает в

режиме переключения, так как на входах J и К действует высокий уровень сигнала.

4. На индикаторе (двоичном входе счетчика) после каждого из 6 входных импульсов показанных на рисунке мы увидим: импульс

а: 00

b: 01

c: 10

d: 11

e: 00

f: 01

Вывод: В данной лабораторной работе я изучила принцип работы счетчиков со сквозным переносом.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: