УСТРОЙСТВ

Цель работы: изучение принципов построения и функционирования цифровых счетчиков и регистров на базе триггеров ИМС серии К155 и их экспериментальное исследование.

Счетчиком называется цифровое устройство,предназначеннон для подсчета количества входных импульсов, а также формирования и запоминания двоичного кода числа, соотвеьствующего этому количеству.

Счетчики бывают с естественным порядком счета, когда значение каждого последующего состояния отличиется на единицу от кода каждого предыдущего состояния, и с производльным порядком счета, когда значения кодов соседних состояний отличается больше чем на единицу.

По направленирю счета счетчики делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные.

Основой счетчика есть Т-триггер. Если количество триггеров счетчика

равно m, то число подсчитанных входных импульсов, или модуль счета

К_сч =2^m.

По модулю счета К_сч счетчики подразделяются на двоичные(К_сч =2^m) и недвоичные (К_сч = 2^m)

Двоичные счетчики. Такие счетчики производят счет поступающим импульсам в двоичной системе счисления. Для суммирующего двоичного счетчика при К_сч = 8(m=3) – это таблица 1.

Табл.1

Номер состояниия	Такт n	Такт n +1
Q3 Q2 Q1	Q3 Q2 Q1

 

Из таблицы видно, что триггер младшего разряда переключаются от каждого входного импульса (нули и единицы в столбце Q₁ такта n +1 чередуются один за другим). В следующем разряде (Q₂) единицы и нули чередуются парами, а затем (Q₃) – четверками.

Таким образом, частота переключений каждого последующеготриггера уменьшается вдвое по сравнению с частотой переключения предыдущего. Таким образом, счетчик можно построить как чепочку последовательно включенных счетных триггеров. Функциональная схема такого счетчика, выполненного на D-триггерах, приведена на рис. 1.

Рис. Двоичный счетчик, выполненный на D-тригерах.

Такой счетчик относится к асинхронным счетчикам с последовательным переносом, так как информация в нем переносится последовательно от младшего к старшему разряду, что снижает быстродействие счетчика. Особенность таких счетчиков заключается в том, что выходы всех предыдущих разрядов подаются на входы последующих триггеров, поэтому время установки кода определяется только длительностью переходного процесса одного разряда и не зависит от количества триггеров в счетчике.

Регистры. Регистром называется устройство, осуществляющее прием, хранение, некоторые логические преобразования и выдачу двоичных чисел в определенном коде.

Запоминающими элементами в регистрах служат триггеры, число которых равно числу хранимых разрядов.

Регистры подраздиляютмя на параллельные (регистры памяти), последовательные (регистры сдвига) и параллельно-последовательные.

По способу ввода-вывода различают регистры однофазные и парафазные. В однофазных ввод (и вывод) можно производить только в прямом или в обратном коде, в парафазных возможен ввод и вывод, как в прямом так и в обратном кодах.

Синтез параллельных регистров заключается в выборе типа триггера и определении структуры ввода и вывода информации, исходя из назначения регистра. Устройство ввода определяется известными методами синтеза комбинационных логических схем.

Сиетез последователных регистров сводится к определению межтриггерных связей, структура которых зависит от типа применяемх триггеров. При подачи импульсов сдвига каждый последующий триггер переходит в состояние предыдущего. Поэтому при синтезе ограничиваются рассмотрением процессов обмена информацией между i -n триггером и (i+1) –n или (i-1)-n в зависимости от направления сдвига.

Пример синтеза сдвигового регистра на D- триггерах приведен на рис.2.