Читайте также:
|
Синтез счетчика сводится к определению оптимальной структуры и построению его принципиальной схемы. Под оптимальной понимается структура счетчика, содержащая минимальное количество триггеров и связей между ними, при которой обеспечивается выполнение счетчиком требуемых функций с заданными значениями параметров.
В общем случае синтез счетчика основывается на совместном решении так называемых прикладных уравнений счетчика с характеристическими уравнениями, используемых в счетчиках триггеров /1/. Более простым и наглядным является словарный метод /2,4/, при котором совместное решение этих уравнений осуществляется с помощью карт Карно, отражающих, с одной стороны, таблицу функционирования счетчика с заданными параметрами и, с другой стороны, словарь перехода выбранного типа триггера. Основы этого метода будут изложены ниже на конкретных примерах.
Основными исходными данными для синтеза счетчика являются:
;
;
.Исходя из заданной емкости и модуля счета , определяют необходимое количество m триггеров в счетчике. Для двоичных счетчиков m= 
, недвоичных - m=[ ], где [ ]-двоичный логарифм числа Кс, округленный до ближайшего большего целого числа.
Разрешающую способность и время установки кода счетчика учитывают при выборе серии интегральных микросхем и типе триггера, а также при выборе способа переключения триггеров (последовательного или параллельного). При выборе серии триггера необходимо учитывать условие 
, где 
- максимально допустимая для данного триггера частота следования входных сигналов.
Время установки кода является основным фактором, определяющим выбор способа переключения триггеров. При последовательном способе запуска триггеров растет в m раз с увеличением числа m триггеров в счетчике, а при параллельном - не зависит от величины m. Поэтому более предпочтительным, как правило, является параллельный способ запуска триггеров. Последовательный способ целесообразно применять в счетчиках, используемых в качестве делителей частоты.
Определив количество разрядов (триггеров) счетчика m, выбрав серию интегральных микросхем и способ переключения триггеров (последовательный, параллельный), приступают к разработке структурной схемы счетчика. На рис. 1 представлена обобщенная схема счетчика, 
которая состоит из последовательности триггеров 
и комбинационной схемы управления КСУ, на вход которой поступают управляющие сигналы Y, а также выходы с триггеров 
. Комбинационная схема вырабатывает сигналы управления триггерами 
. Триггер вместе с его управляющей частью называется разрядом счетчика. Каждый разряд последовательного узла выполняет преобразование и хранение одного разряда двоичного числа.
Состояние счетчика определяется совокупностью состояний всех триггеров, т.е. 
, 
,..., 
(m -разрядное число). Переход счетчика из одного состояния 
в другое 
происходит при поступлении управляющих сигналов Y. Комбинационная схема управления при этом обеспечивает переход счетчика в каждое последующее состояние в соответствии с заданным порядком его функционирования.
Основной задачей синтеза счетчика является определение оптимальных логических функций 
- 
, связывающих между собой входы и выходы всех триггеров.
2.2.1. Алгоритм определения функций - с помощью словарного метода
1. Составление таблицы функционирования счетчика. Таблица функционирования отражает двоичные коды всех предыдущих и последующих состояний счетчика, выраженных через состояние триггеров в моменты
времени до () и после прихода очередного входного сигнала () (табл. I).
Последовательность состояний счетчика может быть либо задана, либо выбрана в процессе синтеза счетчика.
2. Определение функции переходов 
разрядов (триггеров) счетчика для каждого из его состояний. Функция определяется с помощью полной таблицы состояний триггера и может принимать следующие значения:
= ▲ - переход из состояния =0 в =1;
= ▼ - переход из состояния =1 в =0;
=0 - переход из состояния =0 в =0;
=1 - переход из состояния =1 в =1.
Таблица 1
| Состояние счётчика | Функция перехода | |||||||||||
| Предыдущее | Последующее | 
| … | 
| 
| |||||||
| № | 
| … | 
| 
| 
| … | 
| 
| ||||
| … | … | … | ▲ | |||||||||
| … | … | … | ▲ | |||||||||
| . . . | . . . | … | . . . | . . . | . . . | … | . . . | . . . | . . . | … | . . . | . . . |
|
| … | … | ▼ | … | ▼ | ▼ |
C учетом принятых обозначений составляется функция переходов для каждого триггера 
(см. табл. 1). В каждой строке таблицы в соответствии со значениями 
и 
определяется соответствующее значение функции .
3. Составление карты функции переходов . Карта составляется для каждого триггера. Для этого на основе табл. 1 в клеточки карты, соответствующие номерам предыдущих состояний счетчика, вписываются соответствующие значения функций перехода, выражающие переход триггера из состояния в состояние . Подробно методика составления карты будет показана ниже на конкретном примере.
4. Составление карты Карно функций управления входов для каждого триггера счетчика 
. Эта карта составляется на основе карты функций переходов соответствующего триггера и словаря переходов
триггера. Словарь переходов отражает функционирование триггера и получается из полной таблицы состояний триггера. В словаре для каждого значения функции перехода триггера () указывается соответствующее ему значение входных переменных триггера, обеспечивающих .
В табл. 2 приведены словари переходов основных типов триггеров - RS, JK, T и D. Знак X в таблице указывает, что заданная функция перехода обеспечивается при любом значении управляющего входного сигнала: либо 0, либо 1.
Таблица 2
|
| RS | JK | T | D | ||
| S | R | J | K | |||
| X | X | |||||
| X | X | |||||
| ▲ | X | |||||
| ▼ | X |
Так, из таблицы следует, что для обеспечения функции перехода триггера = ▼ сигналы управлении входами должна принимать значения: для RS - триггера- S=0, R=1; для JK - триггера - K=1, J = X, т.е. любое значение: либо 0, либо 1; для Т-триггера - Т = 1; для D-триггера - D = 0.
Выбор типа триггера для проектируемого счетчика в основном определяется его структурой. Например, счетчика последовательного типа, как правило, реализуются на Т-триггерах. Параллельные счетчики строятся на базе RS, JK, D-триггеров, синхронизируемых фронтом. Однако, обычно параллельные счетчики чаще реализуются на JK-триггерах, так как счетчики на RS -триггерах имеют большее число связей между входами и выходами разрядов, чем счетчики на JK-триггерах. При использовании D-триггеров в разрядах счетчика возникает необходимость в применении дополнительных логических элементов, вследствие чего возрастает потребляемая мощность и уменьшается максимальная рабочая частота.
Карта Карно функции управления входов составляется для каждого входа каждого выбранного триггера счетчика.
В результате получается набор карт, отражающих значения логических функций на всех входах каждого триггера в зависимости от состояний счетчика.
5. Составление минимизированных логических уравнений, связывающих входы и выходы всех триггеров счетчика. Логические уравнения получают методом минимизации логических функций управления входов из полученного набора карт Карно. Эти уравнения полностью определяют структуру синтезируемого счетчика.
6. Составление структурной схемы. Схема составляется на основе полученных выражений для функций управления входами, которые преобразуются к виду, удобному для реализации на заданной элементной базе.
Использование данного метода синтеза в принципе не ограничивается числом триггеров в счетчике и типом синтезируемого счетчика. Однако при числе триггеров свыше 5-6 целесообразно использовать ЭВМ.
Рассмотрим реализацию данного метода синтеза на конкретных примерах.
2.2.2. Синтез суммирующего счетчика
Рассмотрим в качестве примера счетчик с =8, реализованного на K-триггерах. В счетчике должно быть количество триггеров m= =3. Обобщенная структурная схема такого счетчика показана на рис.2.
Задачей синтеза является определение логических функций управления , связывающих между собой выходы триггеров 
, 
, со всеми их входами: 
, 
.
Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 276 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Назначение и классификация счетчиков | | | Алгоритм синтеза счетчика |