Файл: Синтез счетчика с преобразователем кода на выходе курсовая работа.docx

1.7 Полный граф смены состояний счетчика

После определения стоков из неиспользуемых состояний, построили полный граф смены состояний счетчика, т.е. граф счетчика с обозначенными стоками неиспользуемых состояний.



Рисунок 3 - Полный граф смены состояний счетчика

Схема счетчика представлена в Приложении А.

2 Синтез преобразователя кода на выходе

2.1 Составление таблицы переключений

Необходимо преобразовать код "3-С", снимаемый со счетчика, в код Грэя. Для этого построим таблицу переключений этих кодов [2], и, построив карты Карно для выходов, получим функции преобразования кодов.

Преобразователь кода: вход – это выход счетчика



Определение числа входов – выходов: 4 входа, 7 выходов

Таблица 18 - Таблица переключений для преобразователя кодов

№	x4	x3	x2	x1	y4	y3	y2	y1
0	0	0	1	1	0	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	1
2	0	1	0	1	0	0	1	1
3	0	1	1	0	0	0	1	0
4	0	1	1	1	0	1	1	0
5	1	0	0	0	0	1	1	1
6	1	0	0	1	0	1	0	1
7	1	0	1	0	0	1	0	0
8	1	0	1	1	1	1	0	0
9	1	1	0	0	1	1	0	1
10	0	0	0	0	x	x	x	x
11	0	0	0	1	x	x	x	x
12	0	0	1	0	x	x	x	x
13	1	1	0	1	x	x	x	x
14	1	1	1	0	x	x	x	x
15	1	1	1	1	x	x	x	x

х – неопределенные состояния. Составим уравнения входов, используя карты Карно.

Таблица 19 - Карта Карно для выхода y₄

x2x1 x4x3	00	01	11	10
00	x	x	0	x
01	0	0	0	0
11	1	x	x	x
10	0	0	1	0

Таблица 20 - Карта Карно для выхода y₃

x2x1 x4x3	00	01	11	10
00	x	x	0	x
01	0	0	1	0
11	1	x	x	x
10	1	1	1	1

Таблица 21 - Карта Карно для выхода y₂

x2x1 x4x3	00	01	11	10
00	x	x	0	x
01	0	1	1	1
11	0	x	x	x
10	1	0	0	0

Таблица 22 - Карта Карно для выхода y₁

x2x1 x4x3	00	01	11	10
00	x	x	0	x
01	1	1	0	0
11	1	x	x	x
10	1	1	0	0

2.2 Составление уравнений преобразования кодов

После объединения и приведения к заданному логическому базису комбинационных схем (2И-НЕ) получили функции выходов преобразователя.









Схема преобразователя кода представлена в Приложении Б.

3 Расчет общего времени задержки и максимально допустимой частоты следования импульсов

Выбор элементов для реализации счетчика, расчет максимальной задержки прохождения сигнала и граничной частоты счета

Для выполнения данного счетчика с преобразователем кода на выходе выбрали микросхемы серии КР1533 (ТТЛ – логика).[3]

Таблица 23 - Элементы для реализации схемы.

Микросхема	Состав	tзад1→0, нс	tзад0→1, нс	Количество
КР1533ЛА3	4*2И-НЕ	10	11	7
КР1533ТВ9	2*2JK-триггер	18	15	2

Выбираем самый длинный тракт распространения сигнала в счетчике. Он состоит из одного элемента КР1533ТВ9 и четырех элементов КР1533ЛА3. Таким образом, время задержки прохождения сигнала по этому тракту составляет:

t_{счетчик} = 18 нс + 4 * 11 нс = 62 нс

Выбираем самый длинный тракт распространения сигнала в преобразователе кода. Он состоит из семи элементов КР1533ЛА3. Таким образом, время задержки прохождения сигнала по этому тракту составляет:

t_{преобразователь} = 7 * 11 нс= 77 нс

Посчитаем общее время задержки сигнала по всему устройству:

t_общ = t_{счетчик} + t_{преобразователь} = 139 нс

Выбираем наибольшее время задержки – время задержки счетчика (t_{преобразователь}), это время будет определять максимально допустимую частоту поступления счетных импульсов.

Учтем коэффициент запаса, равный 25%, умножив t_{преобразователь} на него. Получаем:

t = 1,25 * 77 нс = 96,25 нс

Тогда максимальная частота поступления счетных импульсов составляет:

f_max = 1 / t = 1/(96,25*10^-9 с) = 10,39 МГц

Заключение

В ходе выполнения курсовой работе был спроектирован счетчик, считающий импульсы в кодовой последовательности «3-C», и преобразователь в код Грэя. Счетчик и преобразователь объединяются в единое устройство.

Для построения счетчика и преобразователя кода были выбраны микросхемы серии 1533 (ТТЛ логика): KР1533ТВ9 – 2 штуки, KР1533ЛА3 – 7 штук. Учитывая времена задержки выбранных нами элементов и коэффициент запаса, рассчитали максимальную частоту следования импульсов для нашей схемы – f_max = 10,39 МГц.

Библиографический список

1. 
   А.Г. Алексенко – «Основы микросхемотехники» [Учебное издание] – М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002. – 448 с.
   
2. 
   Конспект лекций по дисциплине «Цифровые и импульсные устройства» (лектор – А.Ф. Кокорин)
   
3. 
   И.И. Петровский, А.В. Прибыльский, А.А. Троян, В.С. Чувелев – Логические ИС серии КР1533, КР1554 [Справочник] – БиномГод, 1993. – 756 с.
   

Приложение А