Синтез схемы счётчика-дешифратора

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Контрольная работа по дисциплине

«Автоматизация систем электроснабжения»

Синтез схемы счётчика-дешифратора

Исходные данные для выполнения контрольной работы:

Вид устройства - Счётчик - дешифратор;

Тип микросхем: К555 ТМ2

Модуль счета: 8

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Счётчиком называется последовательностное логическое устройство, предназначенное для счёта входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. Для реализации схем счётчиков применяют триггеры. Поскольку счётный триггер реализуется либо на двухступенчатом JK-триггере, либо на D-триггере с динамическим управлением, то схемы счётчиков выполняют на этих триггерах.

Триггером называется устройство, способное формировать два устойчивых значения выходного сигнала (логический ноль или логическая единица), которые могут поддерживаться без изменения сколь угодно долго и мгновенно изменяться под воздействием управляющих сигналов.

Дешифратором или декодером называется логическое устройство для преобразования двоичного или двоично-десятичного кода в десятичный код или в код для отображения информации на семисегментном индикаторе. У дешифратора бывает 2, 3 4, 5 и т.д. входов (n); соответственно 4, 8, 16, 32 и т.д. выходов (2n). Если выходов 2n - дешифратор называется полным. Если выходов меньше, чем 2n - неполным.

В составе микросхем ТТЛ и КМОП имеется большое число различных типов D-триггеров, которые отличаются наличием или отсутствием дополнительных асинхронных входов R и S. Например, микросхемы К155ТМ5 и К155ТМ7 не содержат асинхронных входов; микросхемы К155ТМ2 и К561ТМ2 содержат два асинхронных входа R и S, а микросхема К561ТМ1 - только один асинхронный вход R. Асинхронные входы имеют приоритет над сигналом информационного входа D и сигналом синхронизации входа С. Условное графическое обозначение различных типов D-триггеров представлено на рис. 1.

Рис. 1. Условное графическое обозначение D-триггера:

а - без асинхронных входов; б - с асинхронными входами R и S

Следует отметить, что некоторые из вышеперечисленных микросхем D-триггеров реагируют на перепад логических уровней входа синхронизации, то есть являются триггерами с динамическим входом.

Рассмотренные выше схемы триггеров являются триггерами со статическим управлением. Это накладывает определённые требования на построение схем, так как во время активного состояния сигнала синхронизации сигналы на информационных входах не должны изменяться, что бывает трудно обеспечить, особенно при большой частоте работы схемы. От такого недостатка свободны триггеры с динамическим управлением. Суть динамического управления заключается в том, что в качестве активного сигнала синхронизации выступает не уровень, а его изменение. Переключение триггера происходит в момент смены уровней на входе синхронизации.

Если триггер переключается по фронту импульса синхронизации (переключение от логического 0 к логической 1), то это прямой динамический вход, а если по срезу импульса синхронизации (переключение от логической 1 к логическому 0) - инверсный динамический вход. На рис. 3 показаны условные графические обозначения триггеров с прямым и инверсным динамическим входом.

Рис. 2. Условные графические обозначения триггеров:

а - с прямым; б - с инверсным динамическим входом

Различие типа динамического входа иллюстрируют временные диаграммы работы триггеров, представленные на рис 3.

Все D-триггеры на микросхемах серий ТТЛ и КМОП имеют вход Сс динамическим управлением. На рис. 4 представлены условные графические обозначения такихD-триггеров.

Кроме динамического входа С триггеры имеют статические входы данных D и асинхронные входы установки S и R. У микросхемы ТТЛ К155ТМ2 асинхронные входы установки инверсные, а у микросхемы КМОП К561ТМ2 - прямые. На основе D-триггеров строятся схемы счётчиков и регистров.

Рис. 3. Временные диаграммы работы триггеров:

а - с прямым; б - с инверсным динамическим входом

Рис. 4. Условные графические обозначения D-триггеров с динамическим управлением

Основным параметром счётчика является модуль счёта М. Модуль счёта характеризует максимальное число импульсов, после подсчёта которого счётчик устанавливается в исходное состояние. По значению модуля счёта счётчики делятся на:

- двоичные, у которых модуль счёта равен целой степени числа 2 (М = 2n);

- двоично-кодированные, у которых модуль счёта может принимать любое значение, не равное целой степени числа 2.

Рассмотрим двоичный суммирующий счётчик до восьми (М = 8). Для схемы такого счётчика потребуется три триггера (8 = 23, то есть n = 3). Составим таблицу состояний триггеров счётчика (таблица 1).

счётчик дешифратор триггер

Таблица 1

Таблица состояний триггеров двоичного суммирующего счётчика М = 8

Схема содержит счётчик (М = 8) на 3 триггерах DD1, DD2, DD3 с прямым динамическим входом (К555ТМ2). Дешифратор на 8 выходов выполнен на элементах DD4 - DD11 (К555ЛИ4), поэтому активными выходными сигналами схемы являются уровни логической единицы. Временная диаграмма работы устройства представлена на рис. 5.

Рис. 5. Временная диаграмма работы устройства

Рис. 6. Принципиальная схема счётчика - дешифратора на микросхемах К531

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Букреев И.Н., Горячев В.И, Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - 4-е изд., перераб. и доп. Москва: Техносфера, 2009. - 712 с.

2. Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учеб.для вузов ж.-д. трансп./ Под ред.В.В. Сапожникова, 2-е изд., перераб. И доп. - М.: УМК МПС России, 2001. - 312 с.

3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1989. - 352с.

4. Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах. - М.: Радио и связь, 1990. - 128 с.

Размещено на Allbest.ru