Моделирование работы счетчиков импульсов

1.

НАО «КАРАГАНДИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБЫЛКАСА САГИНОВА»
Кафедра информационных технологий и безопасности
Лабораторная работа 5
Вариант - 7
по дисциплине - «Микроэлектроника»
тема: «Моделирование работы счетчиков импульсов»
Принял:
Ст.Преподователь Юрченко В.В.
_____________________________
(подпись)
(дата)
Выполнил:
ст.гр.СИБ-23-12 Тарабрин А.С
Караганда 2025

2.

Лабораторная работа №5 Моделирование работы счетчиков импульсов
https://docplayer.ru/26096566-Cifrovye-i-mikroprocessornye-ustroystva.html
Цель работы: Приобрести практические работы с счетчиками для конкретного применения.
Оборудование, технические и инструментальные средства: ПК, среда моделирования электронных схем Multisim.

3.

Порядок выполнения работы
1. Изучение теоретических сведений по теме практической работы.
2. Выполнение задания.
2.1 Собрать схему счетчика, приведенную на рисунке 5.1. Настройки генератора сигналов: частота 1 кГц, амплитуда 5 В, форма
прямоугольная. Настройки логического анализатора: отсчеты/деление 20.
Рисунок 5.1 – Схема счетчика для исследования
M = 2ⁿ, где n — число триггеров.
Если 4 триггера → M = 2⁴ = 16.
Q₀ — переключается при каждом тактовом
импульсе (1 кГц).
Q₁ — меняется в 2 раза медленнее.
Q₂ — в 4 раза медленнее.
Q₃ — в 8 раз медленнее.
Рисунок 5.1 – Схема счетчика для исследования

4.

Clock
Q3
Q2
Q1
Q0
Десятичное
значение
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
0
2
1
0
0
1
1
3
1
0
1
0
0
4
1
0
1
0
1
5
1
0
1
1
0
6
1
0
1
1
1
7
1
1
0
0
0
8
1
1
0
0
1
9
1
1
0
1
0
10
1
1
0
1
1
11
1
1
1
0
0
12
1
1
1
0
1
13
1
1
1
1
0
14

5.

2.2 Определить модуль счета и направление счета. Зарисовать временные диаграммы работы счетчика. Изменить схему в соответствии с
рисунком 5.2. Определить модуль счета и направление счета. Зарисовать временные диаграммы работы счетчика.
Рисунок 5.2 – Схема счетчика для исследования
Рисунок 5.2 – Схема счетчика для исследования

6.

7.

2.3 Собрать на основе рассмотренных выше счетчиков реверсивный счетчик. Реверсивный счетчик позволяет менять направление счета
путем введения дополнительных связей (см. рисунок 5.3).
Настроить реверсивный счетчик на прямой, а затем на обратный
порядок счета. Изучить работу счетчика с произвольным
коэффициентом счета. Определить модуль счета.
Рисунок 5.3 – Реверсивный счетчик

8.

Временная диаграмма (прямой счет )
Clock
Q1
Q0
Десятичное
значение
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
2
1
1
1
3
1
0
0
0(сброс)
Временная диаграмма (обратный счет )
Clock
Q1
Q0
Десятичное
значение
1
1
1
3
1
1
0
2
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
3(сброс)

9.

2.4 Построить счетчик с переменным коэффициентомсчета (см. рисунок 5.4). Изменить коэффициент счета и определить его модуль.
Рисунок 5.4 – Счетчик с произвольным коэффициентом счета

10.

2.5 Собрать схему в соответствии с рисунком 5.5. Изучить принцип функционирования счетчика Джонсона. Определить модуль счета.
Рисунок 5.5 – Счетчик Джонсона
Такт
Q4
Q3
Q2
Q1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
2
1
1
0
0
3
1
1
1
0
4
1
1
1
1
5
0
1
1
1
6
0
0
1
1
7
0
0
0
1

11.

Контрольные вопросы
1. Пояснить принцип работы суммирующего асинхронного двоичного счетчика. Привести временные диаграммы.
Суммирующий асинхронный двоичный счетчик представляет собой последовательность триггеров, соединенных таким образом, что
каждый последующий триггер переключается при каждом изменении состояния предыдущего. В таких счетчиках используется тактовый
сигнал, поступающий на первый триггер, а остальные триггеры переключаются от изменений предыдущего разряда.
Первый триггер изменяет свое состояние при каждом тактовом импульсе.
Второй триггер изменяет состояние при каждом переходе первого триггера из 1 в 0.
Третий триггер изменяет состояние при каждом аналогичном переходе второго триггера и так далее.
Временная диаграмма: Для 3-разрядного счетчика последовательность выглядит так:
Такт:
Q0:
Q1:
Q2:
0
0
0
0
1
1
0
0
2
0
1
0
3
1
1
0
4
0
0
1
5
1
0
1
6
0
1
1
7
1
1
1
8
0
0
0

12.

2. Пояснить принцип работы вычитающего асинхронного двоичного счетчика. Привести временные диаграммы.
Вычитающий асинхронный двоичный счетчик работает аналогично суммирующему, но с обратным порядком отсчета. Для этого
инверсный выход каждого триггера используется в качестве тактового сигнала для следующего каскада.
Временная диаграмма:
Такт:
Q0:
Q1:
Q2:
0
1
1
1
1
0
1
1
2
1
0
1
3
0
0
1
4
1
1
0
5
0
1
0
6
1
0
0
7
0
0
0
8
1
1
1

13.

3. Почему при подключении счетных входов триггеров к инверсным выходам предыдущих каскадов счетчик на Dтриггерах работает как суммирующий, а при подключении к прямым как вычитающий?
Если тактовый вход триггера подключен к инверсному выходу предыдущего каскада, счетчик работает в режиме
увеличения значения. Если тактовый вход подключен к прямому выходу, переключение происходит на противоположной
фазе, и счетчик работает в режиме уменьшения значения.
4. В каком режиме будет работать счетчик на JK-триггерах при подключении счетных входов триггеров к прямым
выходам предыдущих каскадов? Как изменится режим работы счетчика при подключении счетных входов
триггеров к инверсным выходам?
При подключении счетных входов к прямым выходам, триггеры изменяют состояние в порядке уменьшения числа, что
делает счетчик вычитающим. Если счетные входы подключены к инверсным выходам, счетчик становится суммирующим.
5. Чем определяется разрядность цифровых счетчиков?
Разрядность определяется количеством триггеров. Например, 4-разрядный счетчик имеет 4 триггера и может считать от 0
до 15 (в двоичной системе).
6. Какими способами можно изменить коэффициент пересчета счетчика?
Коэффициент пересчета можно изменить несколькими способами:
Применение логических схем для сброса счетчика на заданном значении.
Использование программируемых счетчиков.
Введение дополнительных логических элементов для модификации схемы счета.

14.

7. Устройство цифровых делителей частоты
Делители частоты представляют собой счетчики, делящие частоту входного сигнала на целое число. Например, если
счетчик имеет 3 триггера, он может делить частоту входного сигнала на 8.
8. Принцип работы счетчика Джонсона
Счетчик Джонсона – это кольцевой счетчик, где инверсный выход последнего триггера подается на вход первого. Его
особенностью является удвоенный период по сравнению с обычным кольцевым счетчиком. Пример последовательности
для 4-разрядного счетчика:
0000 -> 0001 -> 0011 -> 0111 -> 1111 -> 1110 -> 1000 -> 0000

English Русский Rules