Занятие № 8. Счётчики

Вопросы

  • Как реализовать делитель частоты с помощью счётчика?
  • Что такое коэффициент счёта и как его изменить?

Задачи

  • Реализовать делитель частоты на основе D-триггера.
  • Изучить процесс работы двоичного суммирующего счётчика.
  • Определить коэффициент счёта по приведённой схеме.

Теория

Практические задания

Задание № 1. Использование D-триггера в качестве делителя частоты

На схеме показан D-триггер, инверсный выход которого соединён с информационным входом D. После каждого тактового сигнала при положительном перепаде, значение которое хранит триггер будет меняться на противоположное. С помощью такой схемы получается однобитный счётчик с двумя состояниями - 0 и 1.

Запишите в таблицу зависимость значений на выходе триггера Q от значений на входе синхронизации C.

  1. Обнулите содержимое триггера, щёлкнув по входу R. Прямой выход Q должен содержать 0.
  2. Последовательно выставляйте значения на входе С и записывайте в таблицу значения на выходе Q.
  3. Нажмите кнопку Проверить таблицу.
Шаг 1 2 3 4 5 6 7 8
C
Q

Обратите внимание, что период изменения значений на выходе схемы увеличился в два раза, по сравнению с периодом изменения значений на тактовом входе C. Это означает, что частота колебаний на выходе однобитного счётчика в два раза меньше входной частоты:

Таким образом, данный однобитный счётчик может применятся как делитель частоты.

Задание № 2. Исследование работы двоичного суммирующего счётчика

На схеме показан четырёхразрядный суммирующий счётчик. Триггер DD2.4 хранит старший разряд числа. Каждый тактовый импульс, подаваемый на вход С увеличивает двоичное число в счётчике на 1. Коэффициент счёта равен 16, так как при таком количестве тактовых импульсов счётчик возвращается к исходному значению.

  1. Обнулите содержимое счётчика, щёлкнув по входу R. На всех выходах счётчика должно установится логическое значение 0.
  2. Подайте тактовый импульс на вход С. В схеме контакт работает как кнопка. Запишите в таблицу значения на выходах счётчика Q3..Q0 в таблицу.
  3. Заполните таблицу ещё для 7 тактовых импульсов.
  4. Нажмите кнопку Проверить таблицу.
Импульс Q3 Q2 Q1 Q0
0
1
2
3
4
5
6
7
8

Задание № 3. Изучение счётчика с произвольным коэффициентом счёта

В этом задании рассмотрим схему со счётчиком, чей коэффициент счёта отличается от 16. Чтобы обнулить счётчик после определённого значения на выходе, используется логический элемент И. Входы логического элемента подключаются к нужным выходам счётчика (Q3..Q0), а выход логического элемента подключается к входу R сброса счётчика.

  1. Убедитесь, что на выходах счётчика установлено значение 0.
  2. Подайте тактовый сигнал на вход счётчика C. Запишите в таблицу двоичное число на выходе счётчика, начиная с Q3. Переведите это число из двоичного кода в десятичный и запишите результат в последний столбец таблицы.
  3. Продолжите заполнение таблицы, записывая результаты после каждого тактового сигнала.
  4. По таблице определите коэффициент счёта и запишите его.
  5. Нажмите кнопку Проверить.
Импульс Q3 Q2 Q1 Q0 N10
0
1
2
3
4
5
6
7

В данной схеме коэффициент счёта равен

Ответьте на вопросы:

  • Какое двоичное число должно появится на выходах данного счётчика, чтобы произошло его обнуление?
  • Почему входы логического элемента И подключены к выходам Q0 и Q2 ?

Для обнуления, на выходе счётчика должно появится двоичное число 01012=510.

При появлении на выходе числа 5, на выходах Q0 и Q2 появляется логическая 1. На выходе логического элемента И появится единица, если на первом и втором его входах установится логическая 1. С выхода логического элемента, эта единица попадает на вход сброса счётчика R, что приводит к его обнулению.