Лабораторная работа №2. Счетчики

Цель работы: изучить временные диаграммы работы счетчиков, построенных по различным схемам.

Порядок выполнения работы

1 Изучите до начала выполнения лабораторной работы методики синтеза счетчиков.

2 Соберите схему проверки стандартного счетчика, тип которого в зависимости от установленного варианта задания приведен в таблице 8.3.

Таблица 8.3 – Варианты заданий

Номер варианта	Тип счетчика

3 Создайте схему для исследования заданного счетчика в САПР
Quartus II.

На рисунке 8.5 в качестве примера приведена схема для исследования счетчика 74160.

Рисунок 8.5 – Схема исследования счетчика 74160

4 Исследуйте временные диаграммы работы счетчика при произвольных фазовых соотношениях входных сигналов.

На рисунке 8.6 в качестве примера приведены временные диаграммы работы построенного счетчика.

 

Рисунок 8.6 – Временные диаграммы работы счетчика, построенного на базовой микросхеме 74160

5 Исследуйте и приведите в отчете назначение всех входов и выходов базовой микросхемы счетчика.

6 Синтезируйте схему четырехразрядного счетчика с учетом требований, приведенных в таблице 8.4.

Таблица 8.4 – Варианты заданий

№ варианта	Тип счетчика	Триггер
	Асинхронный вычитающий с последовательным переносом	jkff
	Асинхронный суммирующий с последовательным переносом	dff
	Асинхронный реверсивный с последовательным переносом	tff
	Синхронный суммирующий со сквозным переносом	jkff
	Синхронный вычитающий со сквозным переносом	dff

Продолжение таблицы 8.4

№ варианта	Тип счетчика	Триггер
	Синхронный реверсивный со сквозным переносом	tff
	Синхронный суммирующий со сквозным переносом	jkff
	Асинхронный вычитающий с последовательным переносом	jkff
	Асинхронный вычитающий со сквозным переносом	dff
	Синхронный суммирующий с параллельным переносом	tff
	Синхронный реверсивный с параллельным переносом	jkff
	Асинхронный суммирующий с последовательным переносом	dff
Примечание. Указанный триггер обязательно должен входить в состав разрабатываемого счетчика. Допускается дополнительно использовать любые типы логических микросхем

7 Создайте схему проверки синтезированного счетчика.

На рисунке 8.7 в качестве примера приведена схема проверки асинхронного вычитающего трехразрядного счетчика со сквозным переносом на триггере dff.

 

 

Рисунок 8.7 – Схема проверки асинхронного вычитающего счетчика со сквозным переносом на триггере dff

8 Исследуйте временные диаграммы работы построенного счетчика при произвольных фазовых соотношениях входных сигналов.

На рисунке 8.8 в качестве примера приведены временные диаграммы работы вычитающего трехразрядного счетчика со сквозным переносом на триггере dff.

 

Рисунок 8.8 – Временные диаграммы асинхронного вычитающего счетчика со сквозным переносом на триггере dff

8.3.2 Контрольные вопросы

1 Дайте определение счетчика.

2 Назовите основные специфические параметры счетчиков.

3 Классификация счетчиков, принципы их построения.

4 Приведите схему и дайте краткую характеристику (укажите преимущества, недостатки и особенности работы) следующих типов счетчиков:

a) суммирующие;

b) вычитающие;

c) реверсивные;

d) асинхронные с последовательным переносом;

e) асинхронные со сквозным переносом;

f) синхронные со сквозным переносом;

g) синхронные с параллельным переносом;

h) синхронные с параллельным переносом на D-триггерах;

i) синхронные с параллельным переносом на JK-триггерах.

Лабораторная работа №3. Делители с произвольным постоянным коэффициентом деления

Цель работы: изучить временные диаграммы работы делителей с произвольным постоянным коэффициентом деления (ДПКД), построенных по различным схемам.

Порядок выполнения работы

1 Изучите до начала выполнения лабораторной работы методики синтеза делителей.

2 Синтезируйте схему исследования делителя в соответствии с установленным вариантом задания по таблице 8.5.

Таблица 8.5 – Варианты заданий

№ варианта	Метод синтеза	Коэффициент деления	Базовая микросхема
Примечание. В таблице 8.5 методам синтеза условно присвоены следующие номера: 1 – метод исключения лишних состояний счетчика; 2 – метод искусственного насчёта импульсов в счетчике.

3 Создайте схему для исследования делителя в САПР Quartus II.

На рисунке 8.9 в качестве примера приведена схема для исследования делителя, выполненного на базовой микросхеме 74191 с коэффициентом деления 4.

 

Рисунок 8.9 – Схема исследования делителя, выполненного на базовой микросхеме 74191

4 Исследуйте временные диаграммы работы делителя при произвольных фазовых соотношениях входных сигналов.

На рисунке 8.10 в качестве примера приведены временные диаграммы работы построенного делителя.

Рисунок 8.10 – Временные диаграммы работы делителя выполненного на базовой микросхеме 74191

5 Исследуйте и приведите в отчете назначение всех входов и выходов базовой микросхемы делителя.

6 Синтезируйте схему ДПКД по 4-му методу построения делителей (синтез счетчиков с использованием теории цифровых автоматов) в соответствии с требованиями, приведенными в таблице 8.6.

Таблица 8.6 – Варианты заданий

Номер варианта	Коэффициент деления	Тип триггера
		dff
		jkff
		tff
		jkff
		tff
		dff
		tff
		jkff
		dff
		tff
		dff
		jkff

 

В таблицах 8.7-8.11 приведены результаты разработки делителя на 6 на базе триггера jkff (в таблице 8.7 приведена расширенная таблица истинности работы делителя, в таблицах 8.8–8.11 даны карты Карно для нахождения сигналов на управляющих входах).

Таблица 8.7 – Таблица истинности работы делителя

Номер импуль-са	Текущее состояние	Следующее состояние	Управляющие сигналы
Q3	Q2	Q1	Q3	Q2	Q1	J3	K3	J2	K2
								X		X
								X		X
								X	X
								X	X
							X			X
							X			X

 

Таблица 8.8 – Карта Карно для J3 Таблица 8.9 – Карта Карно для K3

Q3\Q2Q1							Q3\Q2Q1
								X	X	X	X
	X	X	X	X						X	X

J3=Q2Q1 K3=Q1

Таблица 8.10 – Карта Карно для J2 Таблица 8.11 – Карта Карно K2

Q3\Q2Q1							Q3\Q2Q1
			X	X				X	X
			X	X				X	X	X	X

J2=~Q3Q1 K2=Q1

7 Создайте схему проверки синтезированного ДПКД.

На рисунке 8.11 в качестве примера приведена схема проверки делителя на 6.

Рисунок 8.11 – Схема проверки делителя на 6

8 Исследуйте временные диаграммы работы построенного делителя при произвольных фазовых соотношениях входных сигналов.

На рисунке 8.12 в качестве примера приведены временные диаграммы работы построенного делителя на 6.

Рисунок 8.12 – Временные диаграммы работы делителя на 6

8.4.2 Контрольные вопросы

1 Дайте определение делителя.

2 Поясните методики синтеза ДПКД.

3 ДПКД на базе метода исключения лишних состояний. Укажите преимущества и недостатки.

4 ДПКД на базе метода искусственного принудительного насчета импульсов. Укажите преимущества и недостатки.

5 ДПКД на основе вычитающих счетчиков. Укажите преимущества и недостатки.

6 ДПКД на основе теории цифровых автоматов. Укажите преимущества и недостатки.