Принцип построения цифровых устройств. Навыки построения счетчиков с заданным коэффициентом счета и селекторов импульсов с помощью программы «Электронная лаборатория»

Рисунок 5 – Классический вариант ограничения коэффициента счета счетчика (Ксч =8)

Для упрощения схемы ограничения коэффициента счета счетчика при условии, что счетчик является только суммирующим или только вычитающим и это заранее известно схему можно несколько изменить. Путем рассмотрения таблицы переходов счетчика можно заметить что переход из состояния «7» – «0111» в состояние «8» – «1000», который нам необходимо выделить, сопровождается появлением «1» в старшем разряде (и она появляется впервые при счете импульсов). Это событие, появление  «1» в старшем разряде мы выделяем и на его основе формируем сигнал сброса (Рисунок 6).

Рисунок 6 – Упрощенная схема формирования сигнала сброса для счетчика с К_{сч =}8

Применяя «классический» или упрощенный способ формирования сигнала сброса можно построить счетчика с различным К_сч. 

Селекторы импульсов   Достаточно часто в цифровой электроники наряду с ключами для коммутации цепей (цифровых) применяют селекторы импульсов разрешающие (запрещающие) прохождение сигнала при определенных условиях. В качестве селектора импульсов может быть использован, например, элемент «И». Так при наличии на управляющем входе сигнала

логического «0» (рисунок 7, а) импульсы на выходе отсутствуют, при подаче сигнала логической

«1» импульсы будут транслироваться на выход элемента «И» (рисунок 7, б). В случае  необходимости, при выполнении определенных условий, в качестве селектора импульсов можно использовать элементы «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ»

Рисунок 7 – Принцип работы селектора импульсов на основе элемента «И»

Исследовать принцип работы селектора импульсов можно с помощью схемы на рисунке 8. В этой схеме селектор «Sel_1» запрещает прохождение импульсов на вход счетчика, останавливая его, а селектор «Sel_2» включает индикацию достижения цифры «8» на счетчике.

Рисунок 8 – Принцип использования селектора импульсов для коммутации сигналов

С применением селекторов импульсов строятся схемы частотомеров, измерителей интервалов времени и других цифровых устройств.

Обобщенная структурная схема поясняющая принцип измерения частоты и временных интервалов изображена на рисунке 9. В ней отсутствуют схемы формирования сигнала (преобразующие аналоговый сигнал в цифровой для подачи на вход устройства) и схема управления индикацией.

Рисунок 9 – Структурная схема поясняющая принцип измерения временных интервалов или частоты

При измерении временных интервалов счетчик импульсов подсчитывает число импульсов образцовой длительности F_обр прошедших через селектор импульсов за время наличия сигнала (лог. «1») на входе F_C , конечное состояние счетчика отображается с помощью схемы индикации.

При измерении частоты счетчик подсчитывает число импульсов поступивших на вход F_C за образцовый интервал времени задаваемый F_обр . 

Порядок выполнения работы:

1  Изучить принципы работы ИС декадного двоично-десятичный счетчика К155ИЕ9 (аналог ИС 74160);

2  Построение счетчика с коэффициентом счета 10 на основе декадного двоично-десятичный счетчика К155ИЕ9;

3  Изучить процесс переноса в счетчики старших десятичных разрядов;

4  По заданию преподавателя построить счетчик с заданным коэффициентом счета.

5  Построить участки временных диаграмм поясняющих процесс переноса в старший разряд и сброса счетчика по достижении заданного коэффициента счета;

6  По достижению заданного состояния остановить счетчик с выдачей сигнала индикации останова используя селектор импульсов.

Примечание: Для самостоятельной работы построить прототип часов отображающих время в формате «часы:: минуты».

Контрольные вопросы:

1  Назначение выводов и принцип работы ИМС двоично-десятичный счетчика