Разработка модели триггерного устройства на базе микросхем типа К564 с последующим использованием выходов

курсовая работа

Моделирование дополнительного элемента-счетчика К564ИЕ9

  • Счетчики
  • Счетчиком называется ОЭ (электронный узел), обеспечивающий выполнение микрооперации счета сигналов (импульсов), поступающих на его вход.
  • Счетчики выполняются на триггерах и логических элементах, количество и тип которых определяется назначением счетчика. В общем случае счетчик имеет М устойчивых состояний. Под действием входных сигналов счетчик, установленный в начальное состояние, изменяет его и сохраняет до тех пор, пока на вход не поступит следующий сигнал. Каждому состоянию счетчика соответствует порядковый номер 0, I. 2, ..., М. Если в момент времени ti счетчик находится в i-м состоянии, то оно определяет число поступивших на счетчик сигналов. Таким образом, счетчик осуществляет преобразование числоимпульсного (унитарного) кода в позиционный двоичный код.
  • При подаче на вход счетчика М считываемых сигналов, на выходе его возникает сигнал переполнения, а счетчик возвращается в начальное состояние, т.е. счет единичных сигналов осуществляется в нем по модулю М (или с периодом счета Тn = М.)
  • В ЭВМ счетчики используются для образования последовательности адресов команд, для счета количества циклов выполнения операций, в преобразователях информации из непрерывной формы в дискретную и т.п.
  • В зависимости от способа кодирования различают счетчики с позиционным (единичным, двоичным, троичным и т.д.), комбинированным позиционным и непозиционным (код Грея) кодированием. В счетчиках с позиционным кодированием числовое выражение текущего состояния определяется формулой:
  • yi = wкQк
  • где n - количество разрядов;
  • wк - вес к-го разряда;
  • Qк - логическое значение разряда, определяемое состоянием соответствующего триггера.
  • На практике в основном используются счетчики с позиционным кодированием.
  • По целевому назначению счетчики бывают простые (суммирующие и вычитающие) и реверсивные. На простые счетчики сигналы поступают с одним знаком, т.е. эти счетчики имеют переходы от состояния к состоянию только в одном направлении. Суммирующий счетчик предназначен для выполнения счета в прямом направлении, т.е. для сложения. С подачей очередного единичного сигнала на вход показание счетчика увеличивается на единицу. Вычитающий счетчик предназначен для выполнения счета единичных сигналов в режиме вычитания. Каждый счетный сигнал, поступивший на вход такого счетчика, уменьшает его показания на единицу. Реверсивные счетчики предназначены для работы в режиме сложения и вычитания.
  • В зависимости от способа организации счета счетчики подразделяются на асинхронные и синхронные. В асинхронных счетчиках сигнал от каскада к каскаду передается естественным путем в различные интервалы времени в зависимости от сочетания входных сигналов. В синхронных счетчиках сигналы от каскада к каскаду передаются принудительным путем при помощи тактовых сигналов,
  • По способу организации цепей переноса между каскадами различают счетчики с последовательным, сквозным (параллельным), групповым и частично групповым переносом.
  • Основными характеристиками счетчика являются:
  • - модуль счета - период счета или коэффициент пересчета;
  • - разрешающая способность;
  • - время регистрации;
  • - емкость счетчика.
  • Модуль счета (М) характеризует число устойчивых состояний счетчика, т.е. предельное число входных сигналов которое может сосчитать конкретный счетчик.
  • Разрешающая способность - это минимально допустимый период следования входных сигналов, при котором еще обеспечивается надежная работа счетчика. Чем больше частота поступления счетных сигналов, тем больше быстродействие счетчика.
  • Время регистрации (Тр) - интервал времени между моментами поступления входного сигнала и окончания самого длинного переходного процесса в схеме счетчика.
  • Емкость счетчика (N) определяется максимальным числом единичных сигналов, которое может быть зафиксировано на счетчике. Эта характеристика зависит от основания системы счисления и числа каскадов. (N= 2n).
  • Счетчик К564ИЕ9
  • Микросхема К564ИЕ9-- четырехразрядный счетчик-делитель на восемь Джонсона.
  • Назначение выводов ИС К564ИЕ9
  • Условно-графическое обозначение ИС К564ИЕ9:
  • Основой счетчика Джонсона является кольцевой сдвигающий регистр, у которого имеется одна перекрестная связь, обеспечивающая инверсную перезапись информации в один из разрядов регистра при прямой перезаписи информации во всех остальных разрядах. Важными свойствами счетчиков Джонсона являются их высокое быстродействие и простота дешифрации состояний. Быстродействие определяется временем установки одного разряда, а дешифрация состояний осуществляется с помощью двухвходовых ЛЭ И.
  • В качестве одного разряда счетчика используется тактируемый M-S-триггер типа D с непосредственным входом установки L. Триггер состоит из двух триггеров: основного М и вспомогательного S. Запись информации в триггер осуществляется последовательно, сначала в основной (при отсутствии тактового импульса), затем во вспомогательный (по тактовому импульсу). Счетчик осуществляет счет от положительного фронта тактового сигнала С при напряжении низкого уровня на входе разрешения Е. При высоком уровне напряжения на входе Е происходит блокировка счета. Счетчик осуществляет счет также от отрицательного фронта сигнала Е при высоком уровне напряжения по входу С.
  • Функциональная схема ИС:
  • В процессе работы счетчика на выходе переноса CR формируется последовательность импульсов со скважностью Q=2 и частотой, равной /вк/8. Обнуление счетчика происходит при подаче уровня Н на вход установки нуля R, при этом выходы 0 и CR принимают состояние высокого уровня, а все остальные выходы --состояние низкого уровня. При работе микросхемы сначала происходит последовательная запись уровня Н во все разряды, начиная с первого, затем первый разряд переходит в состояние L и происходит обратный процесс последовательное заполнение всех разрядов счетчика уровнем L. Дешифрация состояния счетчика производится с помощью восьми двухвходовых схем И -- НЕ, при этом напряжение Н имеется всегда лишь на одном из выходов 0--7. В ИС К564ИЕ9 используется восьмеричный код Джонсона, который отличается от двоичного и двоично-десятичного кода тем, что, когда счетчик переходит к следующему логическому состоянию, меняется только одна логическая переменная.
  • Таблица истинности ИС К564ИЕ9:
  • Для счетчика создаётся, как и для всех элементов, УГО, посадочное место и библиотечный элемент. Посадочное место будет несколько иным из-за количества ножек = 16.

    Рис. 14 Штыревое посадочное место для счетчика ИС К564ИЕ9

    При моделировании данного счетчика в качестве входных сигналов С, Е, R используются значения C, Q2, HR2.

    Временные диаграммы работы счетчика будут иметь вид:

    Рис 15. Временные диаграммы работы счетчика.

    • Разработка принципиальной электрической схемы
      • Графический редактор P-CAD Schematic предназначен для разработки электрических принципиальных схем с использованием условных графических обозначений элементов. При этом УГО ЭРЭ могут извлекаться из соответствующей библиотеки или создаваться средствами самой программы.
        • Если не разрабатывается узел печатной платы, то при вычерчивании схем берутся УГО элементов, не связанные с их конструктивной базой. Такая схема может использоваться как иллюстративный материал. При возникновении необходимости разработки ПП ее надо дополнить соответствующей конструкторско-технологической информацией.
        • При выполнении проекта с разработкой узла ПП схема должна формироваться из библиотечных элементов, которые включают полную информацию о конструктивных особенностях ЭРЭ и их посадочных местах на ПП.
        • Рис 16. Принципиальная электрическая схема.
        • Комплекс временных диаграмм работы триггерного устройства и счетчика К564ИЕ9:
        • Рис 15.Временные диаграммы работы триггерного устройства и счетчика К564ИЕ9.
        • Делись добром ;)