Исследование цифровых элементов систем автоматического управления: Методические указания к лабораторной работе, страница 3

3. СЧЕТЧИКИ

    Счетчиком называют устройство, сигналы на входе которого в определенном коде отображают число импульсов, поступивших на Т – триггер может служить примером простейшего счетчика. Такой счетчик считает до двух. Счетчик, образованный цепочкой из m – триггеров, может считать в двоичном коде  импульсов.

    Информация снимается с прямых или инверсных выходов всех триггеров. В паузах между входными импульсами триггеры сохраняют свои состояния т.е. счетчик запоминает число сосчитанных импульсов.

    Нулевое состояние всех триггеров применяется за нулевое состояние счетчика в целом. Остальные состояния нумеруются по числу поступивших входных импульсов.

    Когда число входных импульсов  превысит на I коэффициент счета , произойдет переполнение, при котором счетчик возвратится в нулевое состояние и повторит далее цикл работы. Коэффициент счета, таким образом, характеризует число входных импульсов, необходимое для выполнения одного цикла и возвращения триггеров в исходное состояние. Число входных импульсов и состояние счетчика взаимно определены только для первого цикла. При дальнейшем счете состояния счетчика циклически повторяются.

    После каждого счета на выходах последнего триггера счетчика происходит смена сигнала с I на 0 или наоборот. Это свойство определяет второе назначение счетчиков – деление числа входных импульсов. Если входные сигналы периодичны и следуют с частотой , то частота выходных сигналов =/. В этом случае коэффициент счета называют коэффициентом деления.

    Цифровые счетчики с последовательным переносом представляют собой цепочку триггеров, в которой импульсы подлежащие счету, поступают на вход первого триггера, а сигнал переноса передается последовательно от одного разряда к другому. В этих счетчиках используют асинхронные Т – триггеры с прямым или инверсным управлением, а также D – триггеры в счетном режиме.

    В суммирующем счетчике сигнал переноса передается с инверсного выхода триггера предыдущего младшего разряда на вход последующего старшего разряда (рис. 7,а). временная диаграмма трехразрядного суммирующего счетчика показана на рис. 8.

    Для двоичного счетчика, т.е. счетчика с , можно определить записанное в счетчик двоичное число как

N =

    здесь m – номер триггера;

                - состояние выхода триггера.

    С помощью дополнительного логического элемента можно изменять коэффициент счета в пределах  для чего входы логического элемента И-НЕ подключают к выходам определенных триггеров, а его выход – к входам  установки триггеров в нулевое состояние.

    Работу двоично-десятичного счетчика можно рассмотреть на примере схемы рис. 7,б =10. В исходном состоянии все триггеры установлены в нулевое состояние, на выходе логического элемента И-НЕ и соответственно на входах всех триггеров  сигнал логической I. появление логической I на выходе одного или двух триггеров не отразится на состоянии логического элемента DD5. Когда появятся логические единицы на прямых выходах Q триггеров DD2 и DD4 и на инверсных выходах  триггера DD1 и DD3, выходной сигнал логического элемента DD5 изменится с I на 0 и

установит все триггеры в исходное нулевое состояние.

    Коэффициенту счета соответствует состояние и

4. ДЕШИФРАТОР

    Дешифратором называют устройство с несколькими входами и выходами, у которого определенным комбинациям входных сигналов соответствует активные состояния одного из выходов. Дешифратор на схемах обозначают DC (decoder).

    Входные шины дешифратора называют информационными, входные – адресными. Дешифраторы, оформленные как микросхемы средней степени интеграции, применяют в сочетании со счетчиками и регистрами. Они служат в качестве коммутаторов – распределителей информационных сигналов и синхроимпульсов для дешифрации данных и построения адресной логики в запоминающих устройствах. Дешифраторы применяют также для преобразования двоичного кода в десятичный с целью управления индикаторными и печатающими устройствами.

    Самым простым дешифратором является диодный, схема которого показана на рис. 9. Три пары информационных разрядных шин , ₁; , ₂; ₃ являются входными. Шины ₁,₂, ₃ необходимы для подведения к дешифратору инверсии сигналов логического 0. Шины , ₁, использованы для подачи сигналов младшего двоичного разряда, , ₃ – старшего разряда.

    Диоды, подключенные в точках пересечения шин, соединяют входные шины с адресными шинами в соответствии с кодом дешифруемого числа. В схеме дешифратора, показанной на рис. 9,

посредством диодов VD1, VD2, VD3 обеспечивается связь адресной шины u₃ c информационными шинами , , ₃. Если на входных шинах , , ₃ будут сигналы уровня логической I, то диоды VD1, VD2, VD3 будут заперты и на выходной шине  также будет сигнал уровня логической I.

    Если хотя бы на одной из информационных шин , , ₃ будет сигнал уровня логической 0, соответствующий диод будет открыт и ограничит выходной сигнал информационной шины на уровне логического 0.

    Таким образом, рассмотренная схема производит декодирование числа 0II двоичного кода в число 3 десятичного кода.

    В серийных элементах-дешифраторах на элементной базе ТТЛ вместо диодов применяют биполярные транзисторы.

5. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

    Лабораторная установка представляет собой плату, на которой смонтированы цифровые элементы 155-й серии, снабженные гнездами для подключения входных и выходных цепей. Расположение элементов и коммутационных гнезд на плате показано на рис. 10.

    Установка содержит логические элементы, реализующие элементарные логические операции И, ИЛИ, НЕ, триггеры – один типа RS и четыре D – триггера, дешифратор DC с тремя входными разрядными шинами и восемью выходными адресными шинами. Входные и выходные шины дешифратора снабжены светодиодами для световой индикации состояния шин. Информационные шины имеют прямую индикацию (светодиоды горят при сигналах уровня логической I), адресные шины имеют инверсную индикацию (светодиоды горят при сигналах уровня логического 0).

    На всех пересечениях шин установлены гнезда для подключения посредством коммутационных скобок декодирующих диодов.