Синтез сч е тчиков импульсов

Синтез сч е тчиков импульсов

 

Выполнил: студент группы

КРЭС-06 Журавлёв А.А.

Проверил: доцент кафедры АТ

Кропачев Г.В.

 

Пермь 2008 г.

Содержание

 

Задание

Введение

1. Теоретические сведения

Классификация счётчиков

Суммирующий последовательный счётчик

Вычитающий последовательный счётчик

Реверсивный последовательный счётчик

Параллельный суммирующий счётчик

2. Практическая часть работы

Выбор схемы

Составление структурной схемы счётчика

Составление функциональной схемы счётчика

3. Минимизация функций управления

Составление таблицы функционирования счётчика и определение функций переходов

Составление карт функций перехода FQ

Составление карты Карно функций управления входов для каждого триггера счётчика

Составление минимизированных логических уравнений

Выбор элементной базы

4. Разработка принципиальной схемы

Формирователь импульсов

Блок индикации

Разработка КСУ (комбинационной схемы управления)

Общий вывод

Список используемой литературы

Приложения

Задание

 

Спроектировать двоично-десятичный суммирующий счетчик, работающий в прямом коде 2-4-2-1, обеспечивающий состояния, указанные в колонке №4 методических указаний, и параметры

U0=0.5 (В)

U1=2.7 (В)

fmax=20 (МГц)

Iпотр=30 (мА)

с индикацией на светодиодах.

Цель работы

Приобретение навыков структурного проектирования цифровых устройств словарным методом и навыков самостоятельной работы.

Введение

 

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

 

Теоретические сведения

Классификация счётчиков

 

Счетчиками называют устройства для подсчёта числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счёта и выдачи этого результата. Основным параметром счётчика является модуль счёта(емкость) Kс. Эта величина равна числу устойчивых состояний счётчика. После поступления импульсов Kс счётчик возвращается в исходное состояние. Для двоичных счётчиков Kс = 2 m, где m – число разрядов счётчика.

Кроме Kс важными характеристиками счётчика являются максимальная частота счёта fmax и время установления tуст, которые характеризуют быстродействие счётчика.

Tуст – длительность переходного процесса переключения счётчика в новое состояние: tуст = mtтр, где m – число разрядов, а tтр – время переключения триггера.

Fmax – максимальная частота входных импульсов, при которой не происходит потери импульсов.

По типу функционирования

Суммирующие

Вычитающие

Реверсивные

В суммирующем счётчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счёта на единицу, в вычитающем – уменьшает на единицу; в реверсивных счётчиках может происходить как суммирование, так и вычитание.

По структурной организации

последовательными

параллельными

последовательно-параллельными

В последовательном счётчике входной импульс подаётся только на вход первого разряда, на входы каждого последующего разряда подаётся выходной импульс предшествующего ему разряда.

В параллельном счётчике с приходом очередного счётного импульса переключение триггеров при переходе в новое состояние происходит одновременно.

Последовательно-параллельная схема включает в себя оба предыдущих варианта.

По порядку изменения состояний

с естественным порядком счёта

с произвольным порядком счёта

По модулю счёта

двоичные

недвоичные

Модуль счёта двоичного счётчика Kc=2, а модуль счёта недвоичного счётчика Kc= 2m, где m – число разрядов счётчика.

 

Практическая часть работы

Выбор схемы

 

Нужно спроектировать суммирующий двоично-десятичный счетчик импульсов. Для данного счётчика подойдёт схема параллельного суммирующего счётчика, т. к. этот вариант отличается хорошим быстродействием, что важно при индикации на семисегментных индикаторах, т. к. там, помимо самого счёта, учитывается время реагирования дешифратора. Я же проектирую счётчик с индикацией на светодиодах, и меня устроил бы менее «быстрый» счётчик, но лучше сделать счётчик как можно более универсальным (например, чтобы работал с разным вариантом индикации), да и более высокая скорость срабатывания лучше, чем низкая, поэтому я выбрал схему параллельного счётчика.

 

Выбор элементной базы

 

Для разработки принципиальной схемы необходимо выбрать тип логики, на которой будет реализован счётчик. Заданные параметры и параметры микросхем подходящей серии показаны в таблице:

 

Параметр	В задании	Серия К555
U1, В	2,7	>=2.5
U0, В	0,5	<=0.5
Iпотр, мА	30	7*2=14
fmax, МГц	20	20

 

Из таблицы видно, что для таких заданных параметров подходит серия К555 ТТЛШ логики.

 

Формирователь импульсов

 

Формирователь импульсов – устройство, необходимое для устранения дребезга контактов, возникающего при замыкании механических контактов, который может привести к неправильной работе схемы.

На рисунке 9 приведены схемы формирователей импульсов от механических контактов.

 

Рис. 9 Формирователи импульсов от механических контактов.

 

Выберем схему 9.а) из-за простоты исполнения.

 

Блок индикации

 

Для отображения результата счёта необходимо использовать светодиоды. Чтобы осуществить такой вывод информации можно воспользоваться простейшей схемой. Схема блока индикации на светодиодах приведена на рисунке 10.

Рис. 10 Блок индикации на светодиодах.

 

Общий вывод

 

Согласно заданию я рассчитал и спроектировал двоично-десятичный суммирующий счетчик, работающий в прямом коде 2-4-2-1, с индикацией на светодиодах и проверил его работоспособность на лабораторных стендах.

Во время работы над курсовым проектом я приобрел новые навыки по проектированию и разработке цифровых устройств, а также укрепил теоретические знания, приобретенные мной на лекциях по электронике.

Список используемой литературы

 

И.И. Бобров «Импульсные и цифровые устройства», Пермь 2005г.

Справочник «Интегральные микросхемы» Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин, Ю.Н. Смирнов и др., Радио и связь, Москва 1984г.

В Л. Шило «Популярные цифровые микросхемы», Радио и связь, Москва 1987г.

А.С. Партин, В.Г. Борисов «Введение в цифровую технику», Радио и связь, Москва 1987г.

Б.И. Горошков «Элементы радиоэлектронных устройств», Радио и связь, Москва 1988г.

Методические рекомендации «Синтез счётчиков сигналов» Ю. В. Панов, Т. С. Леготкина, Пермь 1990г.

Также использованы материалы сайта www.qrz.ru и электронный «Справочник по цифровым логическим микросхемам ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ типов, 1 часть».

Синтез сч е тчиков импульсов

 

Выполнил: студент группы

КРЭС-06 Журавлёв А.А.

Проверил: доцент кафедры АТ

Кропачев Г.В.

 

Пермь 2008 г.

Содержание

 

Задание

Введение

1. Теоретические сведения

Классификация счётчиков

Суммирующий последовательный счётчик

Вычитающий последовательный счётчик

Реверсивный последовательный счётчик

Параллельный суммирующий счётчик

2. Практическая часть работы

Выбор схемы

Составление структурной схемы счётчика

Составление функциональной схемы счётчика

3. Минимизация функций управления

Составление таблицы функционирования счётчика и определение функций переходов

Составление карт функций перехода FQ

Составление карты Карно функций управления входов для каждого триггера счётчика

Составление минимизированных логических уравнений

Выбор элементной базы

4. Разработка принципиальной схемы

Формирователь импульсов

Блок индикации

Разработка КСУ (комбинационной схемы управления)

Общий вывод

Список используемой литературы

Приложения

Задание

 

Спроектировать двоично-десятичный суммирующий счетчик, работающий в прямом коде 2-4-2-1, обеспечивающий состояния, указанные в колонке №4 методических указаний, и параметры

U0=0.5 (В)

U1=2.7 (В)

fmax=20 (МГц)

Iпотр=30 (мА)

с индикацией на светодиодах.

Цель работы

Приобретение навыков структурного проектирования цифровых устройств словарным методом и навыков самостоятельной работы.

Введение

 

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Эта техника предназначена для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения. Цифровые устройства занимают доминирующее место во многих областях науки и техники, что обусловлено существенно меньшим потреблением энергии от источника питания, более высокой точностью, меньшей критичностью к изменениям внешних условий, большей помехоустойчивостью. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

 

Теоретические сведения

Классификация счётчиков

 

Счетчиками называют устройства для подсчёта числа поступивших на их вход импульсов (команд), запоминания и хранения результата счёта и выдачи этого результата. Основным параметром счётчика является модуль счёта(емкость) Kс. Эта величина равна числу устойчивых состояний счётчика. После поступления импульсов Kс счётчик возвращается в исходное состояние. Для двоичных счётчиков Kс = 2 m, где m – число разрядов счётчика.

Кроме Kс важными характеристиками счётчика являются максимальная частота счёта fmax и время установления tуст, которые характеризуют быстродействие счётчика.

Tуст – длительность переходного процесса переключения счётчика в новое состояние: tуст = mtтр, где m – число разрядов, а tтр – время переключения триггера.

Fmax – максимальная частота входных импульсов, при которой не происходит потери импульсов.

По типу функционирования

Суммирующие

Вычитающие

Реверсивные

В суммирующем счётчике приход каждого входного импульса увеличивает результат счёта на единицу, в вычитающем – уменьшает на единицу; в реверсивных счётчиках может происходить как суммирование, так и вычитание.

По структурной организации

последовательными

параллельными

последовательно-параллельными

В последовательном счётчике входной импульс подаётся только на вход первого разряда, на входы каждого последующего разряда подаётся выходной импульс предшествующего ему разряда.

В параллельном счётчике с приходом очередного счётного импульса переключение триггеров при переходе в новое состояние происходит одновременно.

Последовательно-параллельная схема включает в себя оба предыдущих варианта.

По порядку изменения состояний

с естественным порядком счёта

с произвольным порядком счёта

По модулю счёта

двоичные

недвоичные

Модуль счёта двоичного счётчика Kc=2, а модуль счёта недвоичного счётчика Kc= 2m, где m – число разрядов счётчика.