Файл: Воронежский государственный технический университет.docx

Заметим, что таблица 4 аналогична таблице 2, за исключением того, что справа добавляются столбцы синхронизирующих входов С (их число равно числу разрядов счетчика). Поясним заполнение дополнительных столбцов: отмечаются строки, в которых разрешающий сигнал на входах С должен иметь место (С=1). Разрешающий сигнал 1 на входе С должен быть тогда, когда триггер меняет свое состояние. Прочерк означает, что триггер не меняет свое состояние.

На основе таблицы 2 выбираем сигналы на счетных входах триггеров. В качестве таких сигналов могут использоваться сигналы со счетного входа T_с, а также с прямых или инверсных выходов триггеров. Для триггера К555ТВ9 разрешающим сигналом на тактирующем входе будет являться отрицательный перепад (переход из 1 в 0). Исходя из таблицы 4 видим, что для тактирующего входа четвертого триггера из всех возможных вариантов подбора сигнала только прямой выход третьего триггера ( ) формирует нужный разрешающий сигнал (переход из 1 в 0), т.е. сигналы на счетных входах триггеров проектируемого асинхронного счетчика имеют вид:



Начинаем заполнять карты Карно для каждого разряда по полученной таблице функционирования по правилам, аналогичным при синтезе синхронного счетчика. Так как мы выбрали сигналы C₁, C₂ и C₃ со счетного входа T_с, вполне очевидно, что соответствующие карты Карно для этих разрядов останутся без изменений. Изменению подвергается лишь карта Карно четвертого разряда асинхронного счетчика, так как тактирующий сигнал для этого разряда отличается от синхронного счетчика ( ). Ячейки 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13 можно доопределить удобным нам образом, поскольку они являются нерабочими или запрещенными. Полученные карты Карно для всех разрядов счетчика представлены на рисунках 11-12:

10	10	11	11
10	з	10	11
01	01	з	з
01	01	з	00

---

11	11	01	01
11	з	00	01
10	10	з	з
10	10	з	01

Рисунок 11 – Карты Карно для разрядов счетчика (левая для , правая для )

00	01	00	00
11	з	10	11
11	11	з	з
00	00	з	00

01	10	11	00
01	з	10	00
00	11	з	з
00	11	з	00

Рисунок 12 – Карты Карно для разрядов счетчика (левая для , правая для )

Поскольку карты Карно для первого, второго и третьего разрядов асинхронного счетчика не изменились по сравнению с синхронным счетчиком, уравнения входов у них будут одинаковы. Тогда для четвертого триггера счетчика на основании таблицы 4 и рисунка 12 составим карту Карно (рисунок 13):

x	1	х	x
х	х	x	х
x	x	x	х
x	x	x	x

---

x	х	х	x
x	x	1	х
х	x	x	х
x	х	x	x

Рисунок 13 – Карты Карно для третьего триггера (левая для входа J₄, правая для входа K₄)

На основании всех ранее составленных карт Карно для асинхронного счетчика получим уравнения для его входов:

;

;

;



;

;

;

.

---

5. Разработка схемы электрической принципиальной асинхронного счетчика.

Принципиальная схема электрического асинхронного счетчика приведена в приложении Б.

6. Описание экспериментального исследования с приведением временных диаграмм, подтверждающих правильность работы счетчика.

Составим электрические схемы для входов , т.к. только они подверглись изменениям. (рисунок 14):



Рисунок 14 – Электрические схемы для входов J₄ и K₄

На основании уравнений входов разрабатываем схему асинхронного счетчика. В счётчике применены пять отечественных микросхем: две К155ТВ9, одна К155ЛИ3 и две К155ЛА3. Вместо отечественных микросхем К555ТВ9 используем их зарубежные аналоги – микросхемы SN74112. Также потребуется микросхема SN7400 для реализации логических функций 2И-НЕ и микросхема SN7408 для реализации логических функций И. Следует учесть, что время установления на Q₁, Q₂, и Q₃ будет одинаково и равно 12 нс, так как данные тактовые входы подключены к синхроимпульсу (рисунок 21). Определение T_уст на Q₄ представлено на рисунке 17. Модель асинхронного счетчика и его временные диаграммы представлены на рисунках 15, 16 соответственно.



Рисунок 15 – Модель асинхронного счетчика и его временная диаграмма



Рисунок 16 – Результат работы асинхронного счетчика



Рисунок 17 – Определение времени установления счетчика (при частоте 1 кГц)



Рисунок 18 – Проверка максимальной рабочей частоты

---

Рисунок 19 – Частота неправильной работы счетчика



Рисунок 20 – Появление неточностей в работе счетчика



Рисунок 21 – Проверка T_уст для Q₂ при частоте 1 кГц

Как можно заметить на рисунке 15, на диаграммах отсутствуют исключаемые кодовые комбинации и все числа счета получены в соответствии с таблицей истинности (таблица 2). Следовательно, временные диаграммы работы, изображенные на рисунке 16, соответствуют заданной таблице истинности – полученный счетчик функционирует верно. После 49 МГц счетчик начинает работать некорректно, следовательно, разрешающее время равно:

.;



Заключение

В ходе курсовой работы был выполнен синтез суммирующего синхронного счетчика на JK-триггерах, работающего в коде 6-3-2-1 с коэффициентом счёта 12. Для того чтобы найти уравнения входов были использованы карты Карно.

На основе найденных уравнений в программе Electronics WorkBench были смоделированы синхронный и асинхронный счетчики. Временные диаграммы, полученные с помощью логического анализатора, полностью соответствуют таблицам функционирования, что свидетельствует о том, что уравнения для входов составлены верно и моделирование счётчиков выполнены правильно. Так же неотъемлемой частью курсовой работы был поиск времени установления счетчика, времени счета и обнаружения пороговой частоты для корректной работы счётчика.

Чертежи синхронного и асинхронного счетчиков созданы при помощи программного обеспечения, разработанного для проектирования электрических схем sPlan 7.0.

Список используемой литературы

1. Кондусов В.А., Алперин Е.Д. Цифровые счётчики импульсов/Методические указания – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019. - 30 с

2. Новожилов О.П. Электротехника и электроника /О.П. Новожилов – М.: Гардарики, 2008. - 653 с.

---