Синтез преобразователя кода.

 

Согласно схеме, показанной на рис.1, восьмиразрядные кодовые комбинации  Y(i) формируются преобразователем кода из четырехразрядных кодовых комбинаций Q4Q3Q2Q1, получаемых на выходе счетчика. Таблица 1 связыва­ет сигналы на входе преобразователя кода Q4Q3Q2Q1 с выходными сигналами Y8Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1 и является таблицей истинности КЦУ с четырьмя входа­ми и восемью выходами.

В процессе синтеза преобразователя кода произведем:

1) минимизацию логических функций Y1=f(Q4, Q3, Q2, Q1), Y2=f(Q4, Q3, Q2, Q1), ..., Y8=f(Q4, Q3, Q2, Q1) методом карт Карно, используя покрытие единиц или нулей карты. При этом учтём, что эти функции являются не полностью определенными.

2) преобразуем минимизированные логические выражения в базис ИЛИ-НЕ.

3) построим функциональную схемы преобразователя ко­дов, выбрав для реализации логических функции такие варианты, которые тре­буют минимального числа корпусов интегральных микросхем (ИМС) ТТЛ серий К155.

Выполним необходимые расчеты

Q4 Q3 \ Q2 Q1	00	01	11	10
00	1	1	1	1
01	1	1	1	0
11	~	~	1	~
10	1	1	~	~

Q4 Q3 \ Q2 Q1	00	01	11	10
00	1	1	0	0
01	0	0	0	1
11	~	~	1	~
10	0	1	~	~

Q4 Q3 \ Q2 Q1	00	01	11	10
00	0	0	1	1
01	0	0	0	1
11	~	~	1	~
10	1	0	~	~

 

Q4 Q3 \ Q2 Q1	00	01	11	10
00	1	0	0	1
01	1	0	1	0
11	~	~	0	~
10	1	1	~	~

 

По полученным выражениям составим структурную схему преобразователя кода (Рис.3):

 

 

Синтез счётчика импульсов.

В качестве счётчика импульсов используем интегральную микросхему К555ИЕ7. Обозначение и функциональная схема синтезируемого счетчика показана на рис.4

Y-1

YГТИ

YПУ

Это четырехразрядный асинхронный реверсивный счётчик с возможностью предустановки. Модуль счета счетчика 16, т.е. при работе в режиме счета он последовательно переходит из одного состояния в другое начиная с состояния 0₁₀ =0000₂ и заканчивая состоянием 15₁₀ == 1111₂.

Выводы счетчика имеют следующее назначение:

Входы " D1", " D2", " D4" и " D8" предназначены для предварительной ус­тановки состояния счетчика. На эти выводы подается четырехразрядная кодовая комбинация, которую можно загрузить в счетчик.

Вход " L" – вход разрешения предустановки. При подаче логического " 0" ус­тановленная на входах предустановки комбинация записывается в триггеры счетчика и появляется на выходах.

Входы " +1" и " -1" - суммирующий и вычитающий входы счетчика соот­ветственно. Срабатывание счетчика происходит при положительном перепаде напряжения на одном из входов. При этом на неиспользуемый вход должен по­даваться уровень логической " 1".

Вход " R" - асинхронный вход сброса всех триггеров счетчика в состояние 0. Сброс осуществляется подачей логической " I".

Выходы " 1", " 2", " 4", " 8" - прямые выходы разрядов счетчика.

На выходах " ≥ 15" и " ≤ 0" – формируются сигналы логического " 0" при достижении максимального и минимального состояний счетчика соответствен­но.

Напряжение питания счетчика +5 В, потребляемый ток 34 мА.

Максимальная тактовая частота 25 МГц, время установки кода счетчика около 40 нс.

Исходные данные для синтеза счетчика берем из таблицы 1. Для нашего варианта счетчик должен работать в режиме вычитания, иметь 11 состояний, начальное состояние счетчика М(0)=9, конечное состояние счетчи­ка М(10)=15. Принцип синтеза счетчиков с произвольным модулем счета за­ключаются в исключении из работы " лишних" состояний. Для нашего варианта требуется исключить из работы 5 " лишних" состояний, что можно осу­ществить с помощью принудительной установки счетчика в начальное состояние М(0)=9 вместо состояния М(10+1)=14. Такую принудительную установку можно выполнить, если на входы предустановки подать код начального состоя­ния счетчика, а в момент перехода счетчика в состояние М(10+1) сформи­ровать сигнал разрешения предустановки. Сигнал разрешения предустановки формируется схемой предустановки, которая по сути является дешифратором числа 14.

Для синтеза схемы предустановки составим таблицу истинности ее рабо­ты, исходя из следующих предположений: логический 0, необходимый для раз­решения предустановки, должен появляться на ее выходе только в момент вре­мени, когда счетчик находится в состоянии М(10+1)=14. Это значит, что для любых других состояний счетчика на выходе схемы предустановки должна формироваться логическая 1. Таким образом, таблица истинности будет иметь вид таблицы 2.

Выходной сигнал

Y_ПУ

Входные сигналы
Q4	Q3	Q2	Q1
1	1	1	0	0
остальные комбинации				1

Таблица 2. Таблица истинности схемы предустановки

Записав по этой таблице логическое выражение в СКНФ, получим:

Временные диаграммы работы счетчика в этом режиме показаны на рис.5.

1   2  3   4  5  6   7  8   9 10 11 12 13 14 15 16

 

Согласно заданию, счетчик имеет два дополнительных входа: X1- вход установ­ки начального состояния и Х2 - вход остановки счета. Это значит, что при подаче на входы X1 и Х2 активных логических уровней должна происходить установка начального состояния счетчика и остановка счета соответственно. Причем эти входы должны обладать наивысшим приоритетом по сравнению с другими. Поскольку установка начального состояния происходит с помощью механизма предустановки, то по сигналу X1 должен формироваться сигнал раз­решения предустановки, который следует подать на вход " L" счетчика. Его формирование происходит в схеме установки начального состояния. Остановку счета можно произвести, если прекратить подачу импульсов на счетный вход счетчика по сигналу Х2. Это осуществляется в схеме остановки счета.

Произведем синтез схем установки начального состояния и остановки счета. При синтезе учитываем, что для нашего варианта активными уровня­ми сигналов X1 и Х2 являются уровни логической " 1".

Составим схему установки начального состояния счетчика, для этого составим таблицу истинности установки начального состояния счетчика.

X1	YПУ	YL
0	0	0
0	1	1
1	0	0
1	1	0

Запишем СДНФ:

перейдя в базис ИЛИ-НЕ, получим:

Составим схему остановки счёта, для этого составим таблицу истинности остановки счёта.

X2	YГТИ	Y-1
0	0	0
0	1	1
1	0	0
1	1	0

Запишем СДНФ:

перейдя в базис ИЛИ-НЕ, получим:

Составим принципиальную схему счетчика импульсов, объединив элементы счетчика. Так как схема предустановки заканчивается инвертором, а в схеме установки начального состояния Y_ПУ инвертируется, то целесообразно убрать эти два инвертора. Покажем принципиальную схему счетчика импульсов на рис.6.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: