СКАЧАТЬ:  otchyot_utsa_laboratornaya_rabota_2.zip [189,72 Kb] (cкачиваний: 240)

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2.

по дисциплине «Устройства цифровой автоматики»

Теоретическая часть

Цель работы:

Изучение методики синтеза счётчиков с коэффициентом счёта, не равным 2ⁿ.

Теоретические сведения по лабораторной работе:

JK-триггеры 

JK-триггеры подразделяются на универсальные и комбинированные. Универсальный JK-триггер имеет два информационных входа J и K. По входу J триггер устанавливается в состояние , , а по входу K-в состояние , .

JK-триггер отличается от RS-триггера прежде всего тем что в нем устранена неопределенность, которая возникает в RS-триггере при определенной комбинации входных сигналов.

Универсальность JK-триггера состоит в том, что он может выполнять функции RS-, Т- и D-триггеров.

Комбинированный JK-триггер отличается от универсального наличием дополнительных асинхронных входов S и R для предварительной установки триггера в определенное состояние (логической 1 или 0).

Синтез асинхронного счётчика на основе триггеров

         При необходимости построить счётчик, коэффициент которого не равен 2ⁿ, коэффициент счёта можно изменить путём подключения дополнительного логического элемента. Входы логического элемента подключают к выходам определённых триггеров, а его выход – ко входу R принудительной установки триггеров в 0, а иногда и ко входу S – установки в 1.

         Сначала необходимо выполнить перевод заданного коэффициента счёта в двоичный код. Число разрядов двоичного числа показывает, сколько триггеров в счётчике, а число единиц определяет число входов логического элемента. Входы логического элемента подключают к прямым выходам Q тех триггеров, которые соответствуют единицам двоичного числа. Выход логического элемента соединяют с входами установки нуля (входы R) всех триггеров.

         Если принудительная установка в ноль по R-входу у триггеров осуществляется сигналами логического нуля, то используем логический элемент И-НЕ, если установка осуществляется единицей, тогда применяем логический элемент И.

Если в суммирующем счётчике применяют триггеры управлением по фронту, их входы присоединяют к инверсным выходам предыдущих. В случае триггеров с управлением по срезу входы триггеров подключают к прямым выходам предыдущих.

Выполнение лабораторной работы 1. Практическая часть

Вариант 3. Асинхронный суммирующий JK-триггер c модулем счёта 10.

Задание:

Выполнить синтез схемы счётчика согласно своему варианту. Используя пакет Electronics Workbench, требуется смоделировать и исследовать схему.

Порядок выполнения:

1. Изучить принципы построения асинхронных и синхронных счётчиков на базе триггеров. Изучить методы синтеза счётчиков с помощью диаграмм Вейча.

2. Выполнить синтез счётчиков, как приведено в примерах теоретических сведениях. Для этого по таблице переходов необходимо составить диаграммы Вейча. Затем по полученным минимизированным выражениям составить схему.

3. Смоделировать и исследовать схемы в программе Electronics Workbench.

4. Составить отчёт о выполнении лабораторной работы. Отчёт должен содержать описание и результаты этапов синтеза счётчика и его схему, временные диаграммы его работы согласно своему варианту и выводы.

Ход работы:

Синтез схемы на D-триггерах

Для начала синтезируем нашу схему на простейших D-триггерах.

Переводим заданный коэффициент счёта в двоичный код: 10₁₀=1010₂.

В счётчике должно быть четыре триггера. Для синтеза счётчика применяем D-триггеры, их переключение происходит по фронту. Поэтому входы триггеров подключают к инверсным входам предыдущих.

Принудительная установка в ноль по R входу осуществляется сигналом логического нуля, поэтому применяем логический элемент И-НЕ. В двоичном коде 1010 две единицы, поэтому элемент И-НЕ двухвходовый. Входы логического элемента подключаем к прямым выходам второго и четвёртого триггеров.

Рис. 1. Счётчик на D-триггерах с КФС 10 в программе EWB

В исходном состоянии напряжение на выходах всех триггеров низкого уровня, а на выходе логического элемента И-НЕ и на установочных входах R – высокого уровня. В процессе счёта появление высокого уровня напряжения на выходе второго и четвёртого триггеров приведет к изменению напряжения на выходе И-НЕ. В результате все триггеры установятся в нулевое состояние и начнётся счёт сначала.

Синтез схемы на JK-триггерах

Синтезируем синхронный суммирующий счётчик с коэффициентом счёта, равным десяти. На этот раз синтезируем схему на JK-триггерах. Количество триггеров в счётчике, определяемое по разрядности двоичного числа, равно четырём. В исходном состоянии счётчик находится в нуле. После поступления на его вход определённого числа импульсов, он снова должен перейти в начальное состояние. В качестве выходной функции счётчика формируется сигнал переноса P при суммировании. В нашем задании выходной сигнал P=1 должен формироваться на каждый пятый входной сигнал.

Заполним таблицу переходов.

Таб. 1. Таблица переходов

Составим уравнения по таблице переходов:

Построим диаграммы Вейча:

При J₄:

При K₄:

При J₃:

При K₃:

При J₂:

При K₂:

При J₁:

При K₁:

Из диаграмм Вейча после склеивания получаем систему уравнений информационных входов:

Этим функциям соответствует схема счётчика, приведённая на рис. 2.

Схема суммирующего счётчика с КФС = 10 выполнена в Electronics Workbench. Сигнал переполнения P = 1 устанавливает счётчик в нулевое состояние.

Рис. 2. Схема суммирующего асинхронного счётчика на JK-триггерах

Вывод по лабораторной работе

1) Мы изучили различные типы триггеров, их назначения и функциональные возможности.

2) Мы изучили способы построения счётчика на основе триггеров различных типов.

Список использованной литературы

1. Л.Г. Тугашова, В.В. Низамов. Устройства цифровой электроники. Методические указания по выполнению лабораторных работ и СРС студентов. АГНИ-2012.

2. Л.Г. Тугашова, Л.Ф. Фархутдинов. Физические основы цифровой автоматики. Методические указания по выполнению лабораторных работ и СРС студентов. АГНИ-2012.