Описание счетчика с последовательным переносом в САПР Quartus II. Моделирование работы счетчика с последовательным переносов в САПР Quartus II

Цель работы.

Исследовать работу счетчиков, используя средства САПР Quartus II. Исследовать мегафункцию счетчика в САПР Quartus II.

1)Счетчик с последовательным переносом.

Описание счетчика с последовательным переносом в САПР Quartus II.

Моделирование работы счетчика с последовательным переносов в САПР Quartus II.

Рис.1.

На рис.1.:

inst(0..4) – сигналы с выхода триггеров.

Результат компиляции проекта:

Total logic elements – 4;

Fmax – 360МГц;

t_co – 13.8нс.

Из временной диаграммы видно, что время t_co совпадает с временем из отчета компилятора(промежуток на диаграмме от положительного перепада синхроимпульса до появления сигнала на последнем выходе). Времена t_co для выходов непосредственно с триггеров меньше, чем для выходов счетчика(на диаграмме две вертикальные линии). Это возникает из-за того, что для передачи сигналов с выходов триггеров на выход самого счетчика требуется некоторое время. Интервал времени, на котором можно снимать показания со счетчика – интервал, начиная с установления значений на всех выходах счетчика и заканчивая изменением хотя бы одного из его выходов.

2)Счетчик с параллельным переносом. 

Описание счетчика с параллельным переносом в САПР Quartus  II.

Моделирование работы счетчика с параллельным переносом в САПР Quartus II.

Рис.2.

На рис.2.:

inst(0..4) – сигналы с выхода триггеров.

Результат компиляции проекта:

Total logic elements – 4;

Fmax – 340МГц;

t_co – 8.3нс.

Время t_co, определенное по временной диаграмме, соответствует отчету компилятора. Причина различия времен t_co для выходов с триггеров и со счетчика такая же, как и в предыдущем пункте.

Сравнивая характеристики счетчиков с последовательным и параллельным переносом видно, что t_co для второго счетчика меньше, это связано с тем, что в счетчике с параллельным переносом переключение всех триггеров происходит одновременно. Благодаря этому интервал, на котором можно снимать показания со счетчика, больше.

3)Счетчик, реализованный с помощью мегафункции LPM_COUNTER.

Описание счетчика в САПР Quartus II.

Моделирование работы счетчика в САПР Quartus II.

Рис.3.

На рисунке представлены режимы работы счетчика на сложения и вычитания(dm=0 вычитание, dm=1 сложение).

Рис.4.

На рис.4 показано, что синхронный сброс(sclr) приоритетней, чем синхронная загрузка 1(sset).

Рис.5.

На рис.5 показана работа счетчика в режиме синхронной загрузки.

 (для проверки просто достаточно на один из любый d  подать что-либо, только обязательно sset и sclr установить в 0J))

4)Устройство делителя частоты.

Описание устройства делителя частоты в САПР Quartus II(синхронная загрузка).

Описания устройства делителя частоты в САПР Quartus II(асинхронная загрузка).

Моделирование устройства в САПР Quartus II.

Рис.6.

Данное устройство делит частоту работы счетчика на К_Д=8. В начале счетчик работает в режиме на вычитания(производим синхронную загрузку в счетчик числа 7), затем исследуем работу устройства при работе счетчика в режиме на сложения(производим синхронную загрузку в счетчик числа 248).

Рис.7.

Работа устройства делителя частоты при асинхронной загрузки. Из временной диаграммы видно, что данная реализация является неэффективной, т.к. присутствует большое количество рисков сбоя.

(у нас не всех просили делать асинхронную загрузку, точнее почти никто и не делал, это так на всякий случайJ)))

5)Устройство фильтрации коротких импульсов.

Описание устройства в САПР Quartus II.

Моделирование устройства фильтрации в САПР Quartus II.

5)Двухтетрадный двоично-десятичный счетчик.

Описание двухтетрадного двоично-десятичного счетчика в САПР Quartus II.

Моделирование двухтетрадного двоично-десятичного счетчика в САПР Quartus II.

Рис.9.

На рис.9.:

St – старший разряд;

Ml – младший разряд;

Модуль счета данного счетчика – 100.

6)Устройство преобразования двоичного кода в двоично-десятичный.

Описание преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный в САПР Quartus II.

Символ rab5-4-1 – двухтетрадный двоично-десятичный счетчик(Ml – младший разряд, St – старший разряд).

Моделирование работы преобразователя двоичного кода в двоично-десятичный в САПР Quartus II.

Рис.10.

В двоичный счетчик производим загрузку числа 27, двоичный счетчик работает в режиме на вычитания, двоично-десятичный – сложения, по достижению нуля на двоичном счетчике останавливаем работу.

   ( для сумматора связь с инверсией можно назвать сигналом ready  и когда он переключится, то подать новое значение, и  всё будет правильно работать, т.е. было 27, Ready  переключился, подали 25, в итоге будет 52 J))