Синтез синхронных и асинхронных счётчиков

-182.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет радиотехники и электроники
Кафедра Радиотехники
по дисциплине «Цифровые устройства и микропроцессоры»
Тема: «Синтез синхронных и асинхронных счётчиков»
Расчетно-пояснительная записка
(подпись дата) (фамилия инициалы)
ЗАДАНИЕ на курсовую работу
Тема работы: «Синтез синхронных и асинхронных счётчиков»
Студент группы бРТ-182 Куликов Алексей Дмитриевич
Техническое задание к курсовой работе:
Задание 1. Синтезировать суммирующий синхронный счетчик на универсальных JK-триггерах К155ТВ1(7472). Изобразить временные диаграммы. Определить разрешающее время счетчика – Тсч и время установления кода – Туст.
Задание 2. Синтезировать суммирующий асинхронный счетчик на универсальных JK-триггерах К555ТВ9 (SN74112). Изобразить временные диаграммы. Определить разрешающее время счетчика – Тсч и время установления кода – Туст.
Лист замечаний руководителя
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Синтез синхронного счётчика. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1. Синтез синхронного счетчика и нахождение уравнений входов для каждого разряда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7
2. Разработка схемы синхронного счетчика. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 10
3. Описание экспериментального исследования с приведением временных диаграмм. . . . . . . . . . . . . . .. . .10
Синтез асинхронного счётчика . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1. Синтез асинхронного счетчика и нахождение уравнений входов для каждого разряда. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .12
2. Разработка схемы принципиальной асинхронного счетчика. . . . . . .. .. . .15
3. Описание экспериментального исследования с приведением временных диаграмм . . . . .. . . . . . . . . . .. . . .15
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 18
Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . 19
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 20
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . 21
Цель курсовой работы: изучение принципов построения счетчиков овладение методами синтеза синхронных и асинхронных счетчиков экспериментальная оценка динамических параметров счетчиков.
На основе проведенного синтеза с использованием моделирующей программы типа Electronics Workbench (EWB) исследуется работа синхронного и асинхронного счетчиков. Снимаются временные диаграммы. Оценивается быстродействие счетчиков.
Задание 1. Синтез синхронного счетчика
1.Синтез синхронного счетчика и нахождение уравнений входов для каждого разряда
Синтезируем суммирующий синхронный счетчик на универсальных JK-триггерах К155ТВ1 (7472) в соответствии с техническим заданием (вариант № 12). Данные для синтеза в соответствии с вариантом приведены в таблице 1.
Определим количество разрядов счетчика:
Для построения такого счетчика необходимо 4 триггера что соответствует четырем разрядам двоичного числа.
Заполним таблицу функционирования счетчика для (текущего состояния выходов триггеров) и (следующего состояния выходов триггеров счётчика). Функционирование синхронного счётчика работающего в коде 7-4-2-1 представлено в таблице 2.
Номер тактового импульса n
Номер клетки карты Карно
По таблице 2 заполняем для каждого разряда карту Карно. Для четырёх выходов будет четыре карты Карно. Функциями этих диаграмм являются значения а аргументами .
Карты Карно предоставлены в таблице 3.
Используя таблицу возбуждения (функционирования) JK-триггера представленную в таблице 4 заполним карты Карно для уравнений входов. Так как JK-триггеры имеют по два информационных входа J и K на каждый разряд счетчика составляются две карты Карно.
Карты Карно входов J1-J4 и K1-K4 представлены в таблице 5.
Используя полученные карты Карно минимизируем функции возбуждения Ji и Ki для четырех разрядов счетчика:
2. Разработка схемы синхронного счетчика
На основании уравнений входов разработаем электрическую принципиальную схему синхронного счетчика. В счётчике использованы четыре отечественные микросхемы К155ТВ1. Схема приведена в приложении 1.
3. Описание экспериментального исследования с приведением временных диаграмм подтверждающих правильность работы счетчика
Проведем моделирование синхронного счетчика в программе EWB согласно разработанной электрической принципиальной схеме представленной в приложении 1. Вместо отечественных микросхем JK-триггеров К155ТВ1 применим зарубежные аналоги этой микросхемы SN7472. Синхронный счетчик построенный в программе EWB на основе кода 7-4-2-1 представлен на рисунке 1.
Временная диаграмма выходов триггеров синхронного счетчика полученная в программе EWB представлена на рисунке 2.
Определим разрешающее время счетчика – Тсч и время установления кода – Туст.
Определяем Туст с помощью осциллографа. Результат предоставлен на рисунке 3.
Максимальная частота Fm = 5 МГц Тсч = = 0.2 мкс
Задание 2. Синтез асинхронного счетчика
1.Синтез асинхронного счетчика и нахождение уравнений входов для каждого разряда
Синтезируем суммирующий асинхронный счетчик на универсальных JK-триггерах К555ТВ9 (74112) в соответствии с вариантом 12. Данные для синтеза приведены в таблице 6.
Составим таблицу функционирования счетчика для и . Таблица функционирования дополняется справа столбцами (их количество равно числу разрядов счётчика).
Определим количество разрядов асинхронного счетчика:
Заполним таблицу функционирования счетчика для (текущего состояния выходов триггеров) и (следующего состояния выходов триггеров счётчика).
Определяем сигналы подаваемые на тактирующие входы С триггеров. При заполнении в таблице сигнала С отмечаются строки в которых разрешающий сигнал на входах С должен иметь место (С=1). Разрешающий сигнал «1» на входе С должен быть тогда когда триггер меняет свое состояние.
Функционирование синхронного счётчика работающего в коде 7-4-2-1 представлено в таблице 7.
Определим сигналы подаваемые на тактирующие входы C триггеров. При заполнении в таблице сигнала С отмечаются строки в которых разрешающий сигнал на входах С должен иметь место (С=1). Разрешающий сигнал «1» на входе С должен быть тогда когда триггер меняет свое состояние. В соответствии с таблицей 7 выбираем сигналы на счетных входах триггеров:
Если мы выбрали сигналы С1 – С3 со счётного входа Тс то карта Карно для этих разрядов счётчика останется без изменений. Изменению подвергнется лишь карта Карно четвертого разряда асинхронного счётчика.
Вид полученных карт Карно для всех разрядов асинхронного счётчика представлен в таблице 8.
Далее с помощью таблицы возбуждения JK-триггера (табл. 4) составим карты Карно всех входов и выходов каждого из четырёх триггеров. Результат предоставлен в таблице 9.
По полученным таблицам составим уравнения для входов каждого триггера.
Минимизируем функции возбуждения Ji и Ki для четырех разрядов счетчика:
2 Разработка схемы электрической принципиальной асинхронного счетчика.
На основании уравнений входов разработаем электрическую принципиальную схему синхронного счетчика. Схема приведена в приложении 2.
3 Описание экспериментального исследования с приведением временных диаграмм подтверждающих правильность работы счетчика
Проведем моделирование асинхронного счетчика в программе EWB согласно разработанной электрической принципиальной схеме представленной в приложении 2. При разработке схемы учтем что микросхема К555ТВ9 имеет два JK-триггера но по одному входу J и K. Четыре разряда обеспечат 2 микросхемы JK-триггера SN74112.
Результат моделирования предоставлен на рисунке 4.
Временные диаграммы на выходах триггеров полученные с помощью модели логического анализатора предоставлены на рисунке 5.
С помощью осциллографа определяем Туст по рисунку 6.
Теперь найдем максимальную частоту Fm = 5 МГц. Подставим ее Fm =
В ходе курсовой работы мы изучили принципы построения счетчиков овладели методами синтеза синхронных и асинхронных счетчиков провели экспериментальную оценка динамических параметров счетчиков.
На основе проведенного синтеза с использованием моделирующей программы типа Electronics Workbench (EWB) была исследована работа синхронного и асинхронного счетчиков. Были сняты временные диаграммы. Было оценено быстродействие счетчиков.
Новожилов О.П. Основы цифровой техники Учебное пособие
- М.: ИП РадиоСофт 2004.- 528 с.
Новожилов О.П. Электротехника и электроника Учебник
- М.: Гардарики 2008.- 653 с.
Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учебник: Е.П. Угрюмов. - СПб.: БКВ – Санкт-Петербург 2000.

-182_1.dwg

-182_2.dwg