ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РЕВЕРСИВНОГО СЧЕТЧИКА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является исследование работы реверсивного счетчика.
СВЕДЕНИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Реверсивным называется счетчик, который может работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания. Направление счета в реверсивном счетчике определяется способом передачи сигнала между триггерами соседних разрядов, таким образом, реверсивный счетчик должен обязательно содержать в своем составе устройства, выполняющие функцию управления последовательностью счета. Счетчики находят широкое применение в вычислительных и управляющих устройствах, цифровых измерительных приборах. Отметим, что счетчик является цифровым аналогом генератора линейно изменяющегося напряжения, т.к. на его выходе может быть сформирован линейно изменяющийся код.
В зависимости от выбранного способа управления внутренними триггерами реверсивные счетчики могут быть как асинхронными (последовательными) так и синхронными (параллельными). Для построения асинхронного реверсивного счетчика достаточно с помощью коммутационных узлов обеспечить подачу сигналов с прямого (при суммировании) или с инверсного (при вычитании) выхода предыдущего триггера на вход
|
|
последующего триггера.
На рис. 14.1 показан один из вариантов построения асинхронного двойного реверсивного счетчика.
В этой схеме в качестве коммутационного узла использованы логические элементы «Исключающее ИЛИ». При V = 0 элементы «Исключающее ИЛИ» работают как повторители входных логических сигналов, в результате чего реализуется схема суммирующего счетчика. При V 1 элементы «Исключающее ИЛИ» инвертируют выходные сигналы триггеров предыдущих каскадов, в результате чего схема выполняет функции вычитающего счетчика
Последовательные счетчики проще параллельных по устройству, но работают медленнее, кроме того, при переключении последовательной цепочки триггеров из-за задержки распространения тактового сигнала на их выходах могут кратковременно возникать ложные комбинации сигналов, нарушающие нормальную работу счетчика. В результате при смене направления счета записанная информация может быть потеряна.
Более совершенным в этом плане является синхронный реверсивный счетчик, в котором счетные импульсы поступают одновременно на входы всех триггеров. Примером синхронного реверсивного четырехразрядного счетчика является интегральная микросхема К555ИЕ7. Условное графическое обозначение счетчика К555ИЕ7 приведено на рис. 14.2.
Счетчик имеет управляющий вход L, называемый также входом предварительной записи. Тактовые импульсы подаются на счетные входы'. СЕ — прямого счета и CD — обратного счета. Если на вход CU приходит фронт тактового импульса, то содержимое счетчика увеличивается на единицу. Аналогичный перепад, поданный на вход CD, уменьшает на единицу содержимое счетчика. Информационные входы D0-D3 позволяют записать в счетчик начальный код, с которого будет выполняться изменение со- стояния счетчика. Запись производится подачей логического нуля на управляющий вход L. При этом информация с D1-D4 записывается в триггеры счетчика и появляется на его выходах Q0 - Q3. независимо от состояния сигналов на счетных входах CU и CD. Выходы счетчика Q3, Q2, Q1, Q0 имеют веса 8-4-2-1. Для каскадного наращивания нескольких счетчиков предусмотрены выходы окончания на увеличение (PU) и окончания счетчика на уменьшение (PD). Эти выходы подключаются, соответственно к выходам CU и CD, следующего (старшего) счетчика.
|
|
Рис. 14.2. Условное графическое обозначение счетчика К555ИЕ7
Временная диаграмма переключений реверсивного счетчика показана на рис. 14.3
Рис. 14.3. Временная диаграмма переключений реверсивного счетчика
В зависимости от состояний входов возможны следующие режимы
Работы реверсивного счетчика (табл. 14.1):
~ режим счета реализуется, когда L=l: при подаче счетных импульсов на счетный вход CU происходит увеличение двоичного выходного кода, при подаче счетных импульсов на счетный вход CD — Уменьшение, информационные входы DO - D3 могут находиться в любом
состоянии, что обозначено в таблице символом х;
~ р е ж и м п а р а л л е л ь н о й з а п и с и обеспечивает-
ся, когда L=0, при этом кодовые наборы, установленные на информацион- ных входах, повторяются на выходах соответствующих разрядов, незави-
симо от состояния счетных входов;
~ с б р о с с ч е т ч и к а осуществляется подачей высокого
уровня напряжения на вход R, что приводит к отключению всех других
входов и запрещению записи. В результате на информационных выходах
устанавливаются сигналы Q = 0 (n 0, 1, 2, 3) на выходе окончания счета
на увеличение — сигнал PU = 1, а сигнал на выходе окончания счета на уменьшение PD дублирует состояние счетного входа CD. Во всех других
режимах R = 0.
Таблица 14.1
Примечания: - символ х обозначает безразличное состояние входа;
- символ ↑ обозначает фронт тактового сигнала.
Режимы сброса и параллельной записи используются для начальной
установки счетчика. Режим счета является основным рабочим режимом устройства.