Исследование счетчиков
В работе исследуются счетчики, построенные по различной архитектуре, и типовые функциональные устройства с их использованием.
Счетчик – устройство, которое подсчитывает число импульсов, поступающих на его вход, и отображающее результат подсчета в некотором коде. Таким образом, счетчик - это преобразователь числа импульсов кода в двоичный, двоично-десятичный или какой-либо другой код. Счетчики классифицируются:
В настоящей работе исследуются счетчики, реализованные на основе T-триггеров и счетчики, реализованные на конфигурируемых библиотечных модулях для СБИС программируемой логики.
Исследование счетчиков, построенных по различной архитектуре.
Счетчик с последовательным переносом
Счетчик с последовательным переносом на вычитание организуется путем последовательного, каскадного, соединения одноразрядных счетчиков (T-триггеров). На информационный вход управления (T) всех триггеров подаются единицы, что обеспечивает работу Т-триггера в качестве одноразрядного двоичного счетчика, а выход (Q) каждого предыдущего счетчика соединяется с тактовым входом следующего счетчика. Схема такого четырехразрядного счетчика приведена на рис. 1.
Рис.1. Четырехрахрядный счетчик на вычитание с последовательным переносом.
В данной схеме каждый из триггеров изменяет свое состояние по фронту сигнала на своем тактовом входе. То есть, первый триггер изменяет состояние по фронту CLK, второй –по фронту Q1, третий – по фронту Q2, четвертый – по фронту Q3. В результате, состояние выходов Q4-Q1 меняется в следующем порядке: 0000 _ 1111 _ 1110 _ 1101 _ … _ 0001 _ 0000, то есть, получается счетчик на вычитание. Для того, чтобы получить счетчик на сложение, необходимо синхронизировать все триггеры не по фронту, а по спаду тактового сигнала, то есть, добавить в приведенную схему инверторы перед тактовыми входами триггеров.
Недостаток счетчика с последовательным переносом состоит в том, что задержка срабатывания триггеров растет с номером его разряда. В результате параллельный код на выходе устанавливается с большой задержкой относительно счетного импульса CLK на входе и допустимые тактовые частоты не велики. При использовании подобных счетчиков в качестве делителей частоты на 2n могут быть получены максимальные тактовые частоты.
Счетчик с параллельным переносом
Параллельный счетчик представляет собой конечных автомат с числом состояний 2n , все триггеры которого работают в едином дискретном времени (CLK). В параллельном счетчике на сложение, реализованном на Т-триггерах, функции управления триггерами задаются следующим образом: T1=1, T2=Q1, T3=Q2 Q1, T4=Q3 Q2 Q1 ; Тi= Qi…Q3 Q2 Q1. Схема четырехразрядного счетчика с параллельным переносом приведена на рис. 2.
Рис.2. Четырехрахрядный счетчик на сложение с параллельным переносом.
Для реализации счетчика на вычитание необходимо добавить инверторы в цепи Т входов триггеров.
Совместная минимизация функций управления триггерами в счетчиках со сквозным переносом позволяет получить логическое выражение для управляющего входа i триггера: Тi = Qi-1 Ti-1. Для управления триггером любого разряда счетчика используются двухвходовые логические элементы, не существенно снижается быстродействие и обеспечивается синхронность работы.
Параметризируемый модуль LPM_COUNTER
САПР Quartus II включает библиотеку параметризуемых (настраиваемых) модулей, называемых «мегафункциями», реализующих основные операционные узлы, в т.ч. счетчики. Счетчик представлен в библиотеке мегафункцией …quartus/libraries/megafunction/arithmetics/LPM_COUNTER. Полный символ мегафункции LPM_COUNTER с полем параметровприведен на рис. 3. Мегафункция LPM_COUNTER позволяет создавать счетчики произвольной
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
