KATEDRA ELEKTRONIKI
LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTRONIKI
Zespół: Jarosław Radzik Paweł Węgrzyniak		Temat ćwiczenia: Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D	Data wykonania ćwiczenia: 03.06.2014
Grupa: 5 Rok: 2	Wykonał: Paweł WĘGRZYNIAK	Ocena:	Data oddania ćwiczenia: 10.06.2014

1. Wprowadzenie

Układy sekwencyjne obejmują szeroką grupę cyfrowych układów logicznych, których stan zależy nie tylko od sygnałów doprowadzonych do wejść układu w danej chwili, lecz również od wcześniejszych stanów wyjściowych układu. Jest to podstawowa różnica pomiędzy przerzutnikami a bramkami.

Zależnie od trybu pracy układy sekwencyjne dzieli się na układy asynchroniczne i synchroniczne:

• układy asynchroniczne nie mają wejścia sterującego (synchronizującego, zegarowego), jakakolwiek zmiana stanów w tym układzie może wystąpić jedynie po zmianie stanu wejściowego.

• układy synchroniczne reagują na zmianę stanu wejściowego tylko w dyskretnych chwilach czasowych, determinowanych przez zewnętrzny sygnał sterujący (zegarowy, synchronizujący, taktujący).

Jeżeli wszystkie występujące w układzie przerzutniki bistabilne są synchroniczne, to układ sekwencyjny jest synchroniczny. Układy synchroniczne są znacznie częściej stosowane w systemach cyfrowych niż układy asynchroniczne, pomimo tego iż te ostatnie mogą być układowo prostsze. Główną wadą układów asynchronicznych jest występowanie hazardów. Objawiają się one w postacji przejściowych i stabilnych, niepożądanych reakcji na zmianę stanu wejściowego wskutek niejednakowych opóźnień elementów układów i różnych dróg sygnałowych w układzie.

2. Rodzaje przerzutników

Przerzutnik typu RS

Zwany od ang. Reset i Set, jest najprostszym układem przerzutnika bistabilnego. Może składać się z dwóch bramek NOR lub NAND.

Przerzutnik RS zbudowany z bramek NOR

Normalnym stanem spoczynkowym jest stan zerowych sygnałów wejściowych. Gdy S=0 i R=0 stan przerzutnika pozostaje zależnym od poprzednich wartości logicznych na wejściach. Gdy wejścia są w stanie S=0, R=1 to oba wyjścia przyjmują stany dopełniające się
(przerzutnik zostaje wyzerowany). Podobnie dla S=1, R=0 otrzymujemy
. Stany jednoczesnych sygnałów o wartości logicznej 1 na obu wejściach przerzutnika są niedozwolone

Przerzutnik RS zbudowany z bramek NAND

W wypadku przerzutnika RS zbudowanego z bramek NAND wyklucza się kombinację stanu wejść R=S=0. Możliwe są stany: S=1, R=1 - stan przerzutnika nie zmienia się. S=0, R=1 - następuje zmiana stanu przerzutnika. S=1, R=0 - przerzutnik zostaje wyzerowany.

Synchroniczny przerzutnik RS

Przerzutnik taki ma dodatkowe wejście C, do którego doprowadza się sygnał taktujący (synchronizujący). Zmiana stanu przerzutnika synchronicznego następuje w chwilach wyznaczonych przez sygnał taktujący.

Przerzutnik typu D (ang. data latch)

Przerzutnik tego typu ma jedno wejście informacyjne. Spełnia on funkcję przepisywania informacji z wejścia D na wyjście Q z opóźnieniem jednego impulsu taktującego.

Przerzutnik typu T

Z ang. toogle jest przerzutnikiem synchronicznym mającym jedno wejście informacyjne T.

Przerzutnik typu JK

Wejścia informacyjne J i K odpowiadają wejściom S i R przerzutnika RS. Przerzutnik JK nie ma stanów wejściowych niedozwolonych. W przypadku jednoczesnego podania sygnałów o wartości logicznej równej 1 na wejścia J i K, jego następny stan będzie negacją stanu aktualnego.

3. Klasyfikacja i podstawowe parametry liczników

Liczniki są sekwencyjnymi układami cyfrowymi zliczającymi liczbę impulsów podanych w określonym przedziale czasu na ich wejście. Zbudowane są z pewnej liczby synchronicznych przerzutników, odpowiednio ze sobą połączonych. Oprócz wejścia dla impulsów zliczanych, licznik posiada wejście asynchroniczne ustawiające jego stan początkowy. Ustawienie wszystkich przerzutników licznika w stan 0 nazywa się zerowaniem licznika.

Liczbę stanów przyjmowanych przez licznik w jednym pełnym cyklu nazywa się długością cyklu lub pojemnością licznika. Jeżeli licznik ma p różnych stanów, przez które przechodzi cyklicznie, to określa się go jako licznik modulo p.

Dokonując podziału liczników pod względem długości cyklu możemy wyróżnić:

- licznik o stałej długości cyklu,

- licznik o programowanej długości cyklu.

Dokonując podziału ze względu na kierunek zliczania:

- licznik zliczający w przód,

- licznik zliczający w tył,

- licznik dwukierunkowy (rewersyjny).

Istotnym kryterium podziału liczników może być sposób oddziaływania impulsów zliczanych na stan przerzutników licznika. Ze względu na to kryterium liczniki można sklasyfikować jako:

- synchroniczne,

- asynchroniczne

- asynchroniczno-synchroniczne

4. Przykładowe realizacje liczników

Licznik modulo 2 zrealizowany przy pomocy przerzutnika D i JK.

Licznik 4 bitowy oparty na przerzutnikach JK

5. Symulacja

Na zajęciach mieliśmy za zadanie zmontować dzielnik częstotliwości przez 2 czyli tzw. „Dwójkę Liczącą”, licznik od 0 do 16 oraz licznik modulo 7 zliczający od 0 do 7. Zadania te były bardzo podobne i miały na celu przybliżyć nam możliwości jakie niosą układy budowane na przerzutnikach. Poniżej zamieszczam schemat w programie DSCH2 licznika modulo 7 zliczającego w górę:

Wnioski:
Budowa liczników synchronicznych, które realizowaliśmy na zajęciach przybliżyły nam w znacznym stopniu możliwości, które niosą ze sobą przerzutniki synchroniczne. Dzięki odpowiedniej konfiguracji układu, możemy przykładowo zrealizować zegar z liczników oraz bramek logicznych.

---