Paweł Barczyk

gr11

SPRAWOZDANIE

Technika Cyfrowa cz.5

1. Teoria

Licznik elektroniczny to układ cyfrowy, którego zadaniem jest zliczanie wystąpień sygnału zegarowego. Licznik jest złożony najczęściej z kilku przerzutników. Działanie licznika cyfrowego opiera się najczęściej na układzie dzielnika częstotliwości. Najczęściej rzeczywiste układy cyfrowe również posiadają wyjście (przepełnienia licznika) pozwalające na połączenie kilku liczników o małej ilości bitów w kaskadowy licznik wielobitowy. Oprócz tego rzeczywisty licznik posiada najczęściej wejście ‘reset’ kasujące obecny stan licznika (ustawiające wszystkie bity licznika na 0). Niektóre liczniki posiadają odpowiednie wejście na podstawie stanu którego licznik liczy albo w górę, albo w dół.

Pod tym względem wyróżniamy:

• Liczniki liczące w przód

• Liczniki liczące w tył

• Liczniki rewersyjne (możliwość zmiany)

Liczniki dzielimy także na szeregowe i równoległe oraz na synchroniczne i asynchroniczne.

Licznik asynchroniczny

W liczniku asynchronicznym (ang. asynchronous counter) przerzutniki są sterowane wyjściami przerzutników poprzedzających. Powoduje to, iż stan licznika nie ustala się od razu, lecz kolejno na poszczególnych przerzutnikach z opóźnieniem równym czasowi propagacji sygnału w przerzutniku. Jeśli impulsy zegarowe mają dużą częstotliwość i ich okres jest porównywalny z czasem propagacji przerzutnika, to sygnały wyjściowe licznika mogą podawać złe wartości zliczonych impulsów - sygnał wyjściowy nie ma czasu na odpowiednie ustalenie się. Z tego powodu zaprojektowano liczniki synchroniczne

Licznik synchroniczny

W licznikach synchronicznych przerzutniki zmieniają swój stan jednocześnie z taktem zegarowym. Licznik synchroniczny posiada sieć logiczną, która steruje odpowiednio wejściami przerzutników na podstawie stanów ich wyjść. Sygnał zegarowy doprowadzany jest do każdego przerzutnika, zatem zmiana stanów będzie odbywała się wg napływających taktów zegarowych.

1. Część ćwiczeniowa

   Założenia wstępne:

   Na wstępie chciałbym omówić kwestię, która była poruszana w moim ostatnim sprawozdaniu. Oczywiście, mówię tu o predefiniowalnych stanach układu. Układ posiada zawsze jakieś stany początkowe. Niestety, nasze układy operujące wyłącznie na podstawowych przerzutnikach będą pokazywały ciągle stan nieokreślony, niezależnie od tego, jaki stan podamy. Rozwiązaniem tego problemu jest wstawienie dwóch asynchronicznych wejść dla każdego przerzutnika. Noszą one nazwę CLR oraz PRE. Dzięki nim będziemy mogli swobodnie podać układowi stany początkowe.

   Nasze układy będą pokazywać ciagle stan nieokreślony, ponieważ zbudowane są na podstawowych przerzutnikach niezależnie od tego jaki stan podamy. Dlatego musimy wmontować w nasz układ dwa wejścia PRE oraz CLR. Teraz już możemy ustawiać stany początkowe.

   Push- przycisk dzięki któremu możemy włączyć nasz układ

   Zad.1

   Zbuduj dwójkę liczącą na 4 różne sposoby.

1. Dwójka licząca skonstruowana przy pomocy przełącznika typu D – zatrzask

   Uklad przyjmuje stan jaki podajemy na wejści. Aby stan wyjscia regulanie sie zmienial musimy podac na wejscie ~Q

   

2. Dwójka licząca skonstruowana przy pomocy przerzutnika typu JK

   

   Działanie JK:

   Na wejściu stan wysoki-Q=1, ~Q=0

   Na wejściu stan niski Q=0 ~Q=1

   Stan wysoki->stan niski wejście J=0 K=1

   Stan niski->stan wysoki wejście J=1 K=0

   Analizując pracę tego układu można wywnioskować, że wartości na wyjściu będą się zmieniać, jeśli na wejścia podamy następujące wartości: J=~Q, K=Q

3. Dwójka licząca skonstruowana przy pomocy przerzutnika typu JK – sposób II

   

   Przełącznik typu JK przyjmuje na wyjściu stan przeciwny, gdy podamy dla wejść J oraz K wartość logiczną 1.

   Negacja została użyta w układzie po to, aby przerzutnik JK był wywoływany stanem wysokim

4. Dwójka licząca skonstruowana przy pomocy przerzutnika typu T

5. 

   Wiemy, że przerzutnik typu T możemy przedstawić jako przerzutnik JK o połączonych dwóch wejściach.

   Przerzutnik typu Toogle będzie przyjmował stan przeciwny, gdy podamy na wejście stan logiczny 1. Będzie on się zmieniał pod wpływem zegara.

   Zad.2

   Zbuduj asynchroniczny licznik BCD

   

   Aby zrealizować licznik BCD, czyli licznik mod 10, potrzebujemy 4 przełączników. Pozwoli nam to na uzyskanie licznika mod 16.

   Dane dla licznika są przekazywane w sposób binarny. Dla licznika mod10 musimy zablokować moment, w którym licznik chce przyjąć wartość 10 poprzez jego wyzerowanie. Musimy to zrobic by licznik realizowal mod 13

   Rozwiązaniem było zanegowanie wyjść, w których przyjmuje wartość 0 dla 10. Potem przekażemy wszystkie dane do pomocniczej bramki AND, która wyzwoli nam wyzerowanie licznika, przekazując impuls do bramki NOR.

   Zad.3

   Zbuduj licznik mod 13 (dowolny)

   

   W tym przypadku musimy przechwycić moment, w którym układ przejmuje wartość 13 i wyzerować. 13 w systemie binarnym to 1101.

   Rozwiązaniem będzie oczywiście zanegowanie wyjścia o wartości 0 i przekazanie informacji o wystąpieniu naszego przypadku poprzez nasz układ pomocniczy.

1. Wnioski

Musimy rozważyć które bramki pozwolą nam zminimalizować koszty produkcji. Musimy zrobić to przed wykonaniem

Przerzutniki typu JK dają nam dużo możliwości realizacji, pozwalają na bardzo ciekawe sposoby połączeń

Możemy realizować liczniki o dowolnej liczbie bitów poprzez dodawanie kolejnych dwójek logicznych oraz naszych układów pomocniczych

Przerzutniki typu T są niezbyt często stosowane ze względu na ich właściowści