Міністерство освіти Республіки Білорусь
Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Державна установа вищої професійної освіти
«Білорусько-Російський Університет»
Кафедра Автоматизовані системи управління
Курсова робота
з дисципліни Організація ЕОМ і систем
Розробка лічильника, складається з двох частин
Могилів, 2010
Зміст
Введення
1. Опис роботи пристрою
2. Складові елементи пристрою
3. Функціональна схема розробленого пристрою
4. Електрична схема пристрою, виконана на мікросхемах
Висновок
Список використаних джерел
Введення
У роботі необхідно розробити лічильник до 30, що складається з двох частин, одна з яких десятковий лічильник. Реалізація пристрою проводилася за допомогою середовища розробки Electronics Workbench версії 5.12.
У пункті 1 роботи представлено опис роботи пристрою.
У пункті 2 роботи представлені складові елементи пристрою.
У пункті 3 наводиться функціональна схема розробленого пристрою.
У пункті 4 представлена електрична схема пристрою, виконана на мікросхемах.
1. Опис роботи пристрою
Лічильником називають пристрій, призначений для підрахунку числа імпульсів поданих на вхід. Вони, як і зсувні регістри, складаються з ланцюжка тригерів. Розрядність лічильника, а отже, і число тригерів визначається максимальним числом, до якого він рахує. Кількість імпульсів, що може підрахувати лічильник визначається з виразу N = 2 n - 1, де n - число тригерів, а мінус один, тому що в цифровій техніці за початок відліку приймається 0.
Малюнок 1 - Мікросхема К155ІЕ5 (лічильник до 16)
Мікросхема К155ІЕ5 малюнок 1 містить лічильний тригер (вхід С1) і подільник на вісім (вхід С2) утворений трьома з'єднаними послідовно тригерами. Тригери спрацьовують по зрізу вхідного імпульсу (по переходу з 1 в 0). Якщо з'єднати послідовно всі чотири тригери як на малюнку 1, т вийде лічильник за модулем 2 4 = 16. Максимальне збережене число при повному заповненні його одиницями дорівнює N = 2 4 -1 = 15 = 111 в двійковій системі. Такий лічильник працює з коефіцієнтом рахунку К (модулем), кратним цілій степені 2, і в ньому відбувається циклічний перебір К = 2 n стійких станів. Лічильник має виходи примусової установки в 0.
Часто потрібні лічильники з числом стійких станів, відмінним від 2 n Наприклад, про електронних годинниках є мікросхеми з коефіцієнтом рахунку 6 (десятки хвилин). 10 (одиниці хвилин). 7 (дні тижня). 24 (години).
Для побудови лічильника з модулем К ≠ 2 n можна використовувати пристрій з n тригерів для якого виконується умова 2 n> К. Очевидно, такий лічильник може мати зайві стійкі стани (2 n-К). Виключити ці непотрібні стани можна використанням зворотних зв'язків, по ланцюгах яких лічильник перемикається в нульовий стан в тому такті роботи, коли він дораховує до числа К.
Для лічильника з К = 10 потрібні чотири тригери (так як 2 3 <10 <2 4) повинен мати десять стійких станів N == 0,1 ..., 8,9. У тому такті, коли він повинен був перейти в одинадцятий стійкий стан (N = 10), його необхідно скинути в вихідний нульовий стан. Для такого лічильника можна використати мікросхему К155ІЕ5 малюнок 2, ввівши ланцюга зворотного зв'язку з виходів лічильника, відповідних числу 10 (тобто 2 і 8) на входи установки лічильника в 0 (вхід R). На самому початку 11-го стану (число 10) на обох входах елемента І мікросхеми з'являються логічні 1, що виробляють сигнал скидання всіх тригерів лічильника в нульовий стан.
Малюнок 2 - Мікросхема К155ІЕ5 (лічильник до 10)
Лічильник до 30 виконаний на 6 JK тригерах з сигналом скидання (4 JK тригера для рахунку до десяти і 2 JK тригера для рахунку до трьох). Для лічильника до десяти потрібні чотири тригери (так як 2 3 <10 <2 4), лічильник повинен мати десять стійких станів N == 0,1 ..., 8,9, а для лічильника до трьох потрібні два тригера (так як 2 Січень <3 <2 2), лічильник повинен мати три стійких станів N == 0,1,2.
Як тільки значення на виході Q 2 і Q 4 тригера буде одно «1», відбудеться скидання лічильника (це значення в десятковій системі дорівнює 10 або 0101 в двійковій системі зліва на право), а ця одиниця (сигнал скидання) передасться на другий лічильник. Як тільки значення на другому лічильнику на виході Q 11 і Q 22 тригера буде одно «1», відбудеться скидання другого лічильника (це значення в десятковій системі дорівнює 3 або 11 в двійковій системі числення).
2. Складові елементи пристрою
Генератор імпульсів
Генератор імпульсів-призначений для створення імпульсів різної форми. Ці імпульси ми і будемо вважати. Позначення:
Пробник
Пробник призначений для визначення логічного рівня сигналу. Позначення:
Джерело живлення «+ Vcc»
«+ Vcc» є спрощеною моделлю батареї, видає напругу 5 V. Позначення:
Логічний елемент «І»
Двійкове число на виході елемента «І» є результатом логічного множення чисел на його входах. Позначення:
Вирази Булевой алгебри:
Таблиця істинності для цього елемента:
X 1
X2
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
JK тригер
Є найпоширенішим видом тригера, має булеву функцію вида:
,
за умови, що RS = 1.
JK тригер зручний тим, що при різних підключеннях його входів можна отримати схеми, що функціонують як RS -, D -, T - тригери. Позначення:
3. Функціональна схема пристрою
Рисунок 3 - Функціональна схема пристрою.
Таблиця істинності, для лічильника до 10:
Q1
Q2
Q3
Q4
Значення в 10-ій системі числення
1
0
0 | 0 | 1 | ||
0 | 1 | 0 | 0 | 2 |
1 | 1 | 0 | 0 | 3 |
0 | 0 | 1 | 0 | 4 |
1 | 0 | 1 | 0 | 5 |
0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
1 | 1 | 1 | 0 | 7 |
0 | 0 | 0 | 1 | 8 |
1 | 0 | 0 | 1 | 9 |
0 | 1 | 0 | 1 | 10 |
При значенні 10 відбувається скидання лічильника.
Таблиця істинності, для лічильника до 3:
Q1 1
Q2 2
Значення в 10-ій системі числення
1
0
1
0
1
2
1
1
3
При значенні 3 відбувається скидання лічильника.
4. Електрична схема пристрою, виконана на мікросхемах
Рисунок 4 - Електрична схема пристрою, виконана на мікросхемах
7490 (Decade Counter) - десятковий лічильник, російський аналог мікросхеми К155ІЕ6. Вважає до 10, для того щоб змінити його рахунок (якщо необхідний коефіцієнт рахунку К <10), додамо елемент "І".
Висновок
У ході виконання курсового проекту був розроблений лічильник до 30, що складається з двох частин, одна з яких десятковий лічильник. Завдання реалізована на базі JK - тригерів. Також були розроблені функціональна схеми пристрою і електрична схема, зібрана на мікросхемах, описано принцип роботи даної схеми. До плюсів схеми, зібраної на мікросхемах, можна віднести наочність, простоту виконання і візуальний контроль на кожній стадії роботи пристрою.
Список використаних джерел
1. Конспект лекцій з дисципліни «Організація ЕОМ і систем».
2. Довідка програми Electronics Workbench версії 5.12.
3. URL: http://cxem.net/beginner/beginner18.php Дата звернення: 11.11.2010.
Посилання (links):