Файл: СчетчикиДешифраторы.doc

Если замкнуть выход регистра сдвига на его вход, то получится кольцевой счетчик, в котором будут циркулировать записанные одна или несколько кодовых единиц. Схема такого счетчика на n разрядов приведена на рис.10. Перед началом счета импульсом в нулевой разряд счетчика (Q ₀) записывается «1», в остальные разряды - «0». С началом счета каждый из приходящих счетных импульсов Т перезаписывает 1 в следующий триггер и число поступивших импульсов определяется по номеру выхода, на котором имеется 1. Предпоследний (N – 1) импульс переведет в единичное состояние последний триггер, а N импульс перенесет это состояние на выход нулевого триггера, и счет начнется сначала. Таким образом, можно построить кольцевой счетчик с произвольным коэффициентом (любым основанием счисления), изменяя лишь число триггеров в цепочке.

Дешифраторы, шифраторы. Дешифратор преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифраторы широко применяются в устройствах управления, в системах цифровой индикации, для построения распределителей импульсов по различным цепям и т.п.

В общем случае дешифратор имеет n входов и 2 ^n-1 выхода, где каждому значению двоичного кода на входе соответствует сигнал на одном вполне определенном выходе, на остальных выходах сигналы отсутствуют. На рис.11а.б приведены принципиальная схема дешифратора на четыре входа и десять выходов и таблица переключений. Как видно их таблицы, любому входному двоичному коду соответствует низкий уровень только на определенном выходе, а на всех сохраняется высокий уровень. Дешифратор построен с помощью десяти четырехвходовых логических элементов И-НЕ и элементов НЕ.

Шифратор наоборот преобразует одиночный сигнал в n - разрядный двоичный код. Наибольшее применение он находит в устройствах информации (пультах управления) для преобразования десятичных чисел в двоичную систему счисления. Предположим, на пульте десять клавишей с тарировкой от 0 до 9. При нажатии любой из них на вход шифратора подается единичный сигнал (Х0Х9). На выходе шифратора должен появиться двоичный код (У1, У2, У3, У4) этого десятичного числа. Как видно из таблицы переключений (рис.12б), в этом случае нужен преобразователь с десятью входами и четырьмя выходами. На выходе У1 единица появляется при нажатии любой нечетной клавиши Х1, Х3, Х5, Х7, Х9 т.е. У1 = Х1 Х3Х5Х7Х9. Для остальных выходов логические выражения имеют вид: У2 = Х2Х3Х6Х7; У3= Х4Х5Х6Х7; У4 = Х8Х9. Следовательно, для шифратора понадобятся четыре элемента ИЛИ: пятивходовый, два четырехвходовых и двухвходовый (рис.12а).

---

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

В лабораторной установке использованы микросхемы серии К155; четырехразрядный реверсивный счетчик К 155 ИЕ 7, два четырехразрядных сдвиговых регистра К 155 ИР 1, логические элементы И (К 155 ЛИ1), НЕ (К 155 ЛН1), ИЛИ-НЕ (К 155 ЛЕ1).

На рис.13 приведены условные обозначения микросхем и назначение выводов.

На панели установки расположены тумблеры, кнопки и гнезда для управления режимами работы цифровых устройств. Состояние триггеров счетчика, регистров и кода вводимого числа индуцируются светодиодами. В работе предусмотрена возможность ввода числа в сдвиговый регистр 1 параллельным или последовательным кодом. Параллельный код задается с помощью набора тумблеров «код числа», последовательный – кнопкой «код разряда». В счетчик число может быть введено параллельным кодом со сдвигового регистра 1, последовательным кодом путем подачи на вход счетчика одиночных импульсов от генератора одиночных импульсов ГОИ.

---

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

ЗАДАНИЕ

А. Выполняется при подготовке к работе.

1. Синтезировать в базисе НЕ, ИЛИ – НЕ схему шифратора в двоичном коде на 4 входа (1, 2, 3, 4). Записать таблицу переключений.

2. Синтезировать в базисе НЕ, И схему дешифратора на два двоичных разряда (4 выхода). Записать таблицу переключений.

3. Составить таблицу перевода десятичных чисел от 0 до 15 в двоичный код.

Б. Выполняется в лаборатории.

1. Поочередно ввести параллельным кодом заданные десятичные числа от 0 до 15 в регистр 1. Определить, влияет ли на правильность ввода исходное состояние регистра.

2. Поочередно ввести в регистр 1 заданные десятичные числа от 0 дол 15 последовательным кодом.

3. Ввести в регистр 1 любое десятичное число от 1 до 15 . Подключить к регистру 1 регистр 2 и перевести последовательным кодом введенное число в регистр 2.

4. Перевести в нулевое состояние оба регистра и ввести в регистр 1 логическую «1». Собрать схему кольцевого счетчика. Закольцевать регистры. С помощью генератора импульсов (или генератора одиночных импульсов) осуществить циркуляцию единицы в кольце регистров.

5. Подавая на вход счетчика одиночные импульсы, убедиться в его работоспособности в режиме суммирования и вычитания.

6. Ввести в счетчик параллельным кодом заданное десятичное N ₁ число с регистра 1.

7. В режиме суммирования ввести в счетчик последовательным кодом от ГОИ другое заданное число N₂. Убедиться в правильности выполнения операции суммирования (N = N₁ + N₂). Выполнить те же операции в режиме вычитания (N = N₁ – N₂).

8. Собрать схему дешифратора на 2 разряда. Убедиться в его работоспособности.

---

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

1. Для ввода параллельного кода в регистр 1 устанавливают переключатель «КОД» в положение «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ». Переключателями «КОД ЧИСЛА» набирают заданное десятичное число в двоичном коде. Выход генератора одиночных импульсов «ГОИ» подключают к гнезду С2 (тактовый вход параллельной загрузки). Нажатием кнопки генератора ГОИ код вводится в регистр 1. Для перевода регистра 1 в нулевое состояние в него вводят «нуль» двоичного кода.

2. Для ввода последовательного кода устанавливают переключатель «КОД» в положение «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ». Выход ГОИ соединяют с гнездом С1 (тактовый вход последовательной загрузки). Ввод числа начинают со старшего разряда. Кнопкой «КОД РАЗРЯДА» задают код разряда 0 или 1 (кнопка нажата) и нажатием кнопки ГОИ вводят код в регистр 1. Аналогично вводятся остальные разряды. Для перевода регистра 1 в нулевое состояние поочередным нажатием кнопки ГОИ в разряды записываются "нули".

3. Регистр 2 подключается к регистру 1 переключением тумблера «РЕГИСТР 2» в положение ВКЛ. Подключение регистра 2 осуществлять после ввода в регистр 1 заданного числа. Сдвиг заданного числа из регистра 1 в регистр 2 выполняют поочередным нажатием кнопки ГОИ, выход которого подключен к гнезду С1 для ввода последовательного кода. Переключатель «КОД» в положении «ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ».

4. После загрузки в регистр 1 в режиме последовательного кода логической «1», подключают регистр 2 к регистру 1 тумблером «РЕГИСТР 2». Выход регистра 2 соединяют со входом последовательной загрузки регистра 1 (гнездо S1). Тактовый вход С1 регистра 1 в зависимости от режима циркуляции единицы в кольце (автоматический или ручной) должен быть подключен к выходу ГОИ или ГИ.

5. Переключение счетчика в режим суммирования или вычитания осуществляется тумблером «РЕЖИМ СЧЕТА».

6. Ввод в счетчик параллельным кодом числа с регистра 1 осуществляется нажатием кнопки «ЗАПИСЬ В СЧЕТЧИК».

7. Монтаж схем шифратора и дешифратора выполняют на установке к лабораторной работе «Исследование логических элементов и устройств» в соответствии с методическими указаниями к этой работе.

---

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается преимущество представления чисел в двоичном коде.

2. Что такое регистр и его назначение.

3. Как работает счетчик импульсов. Типы счетчиков.

4. Кольцевые счетчики на регистрах. Принцип действия. Назначение.

5. В чем заключаются преимущества и недостатки параллельного или последовательного способа передачи цифровой информации.

6. Чем обеспечивается в работе счетчика переход из режима сложения в режим вычитания.

7. Каким образом вводится в регистр заданное число параллельным или последовательным кодом.

8. Что такое дешифратор и шифратор. Назначение. Принцип работы.

9. Делители частоты на счетчиках. Принцип работы. Коэффициент деления.

10. Счетчики с Ксч  2 ^N. Принципы построения. Декадный счетчик. Что такое двоично-десятичная система счисления.

Рис. 1. Схема четырехразрядного счетчика (асинхронного).

Рис. 2. Временные диаграммы четырех- Рис.3. Таблица состояний четырех-

разрядного асинхронного счетчика. разрядного асинхронного счетчика.

Рис. 4. Схема синхронного счетчика четырехразрядного.

Рис.5. Структурная схема последовательного включения десятичных счетчиков.

Рис. 6. Структурная схема параллельных регистров.

Рис. 7. Структурная схема последовательных регистров.

Рис. 8. Временные диаграммы последовательных регистров.

Рис. 9. Структурная схема параллельно-последовательных регистров.

Рис. 10. Структурная схема кольцевого счетчика.

Рис. 11. Дешифратор: а) принципиальная схема, б) таблица переключений.

Рис. 12. Шифратор: а) принципиальная схема, б) таблица переключений.

Рис. 13.

ВОПРОСЫ

1. Счетчики. Назначение. Типы счетчиков, их назначение.

2. Основные показатели счетчиков. Делитель частоты.

3. Регистры. Назначение. Типы регистров.

4. Параллельные регистры. Методика записи и считывания информации.

5. Последовательные регистры. Методика записи и считывания информации. Умножение «на 2».

6. Дешифраторы и шифраторы. Назначение. Таблица истинности для дешифратора на 2 разряда и шифратора на 4 входа.

---