Реверсивный счетчик

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет
информационных технологий, механики и оптики
Кафедра информатики и прикладной математики
Цифровая схемотехника
Исследовательская работа по теме
«Реверсивный счетчик»
Выполнил Кудряшов А.А.
Группа 2121
2013 г.
Таблица истинности реверсивного счетчика:
№ импульса
U-D
Q2
Q1
Q0
0(исх.знач)
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
1
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
1
8
1
1
1
0
9
1
1
1
1
10
1
1
0
0
11
1
1
0
1
12
1
0
1
0
13
1
0
1
1
14
1
0
0
0
2
Логические элементы, использованные в схеме:
Синхронный RS-триггер
S
U31
U33
NC7S00_5V
Q
NC7S00_5V
C
U34
U32
notQ
R
NC7S00_5V
NC7S00_5V
SC1
S
T
Q
C
R
notQ
Синхронный RS-триггер
T-триггер
SC1
T
S
T
SC2
Q
C
S
T
Q
Q
C
R
notQ
Синхронный RS-триггер
R
notQ
notQ
Синхронный RS-триггер
U9
NC7ST04_5V
SC3
TT
Q
T
notQ
T-триггер
3
И-ИЛИ
In1
U7
In2
U8
NC7S08_5V
In3
U12
Out
NC7S32_5V
In4
NC7S08_5V
SC4
In1
In2
&
In3
In4
&
1
Out
И-ИЛИ
Реверсивный счетчик:
Q0
Q1
SC3
SC4
TT
T
Q
T
notQ
T-триггер
In1
In2
&
In3
In4
&
И-ИЛИ
Q2
SC7
1
Out
TT
SC8
Q
T
notQ
T-триггер
In1
In2
&
In3
In4
&
И-ИЛИ
SC11
1
Out
TT
Q
T
notQ
T-триггер
U13
U-D
NC7ST04_5V
SC12
T
СТ
Q0
Q1
U-D
Q2
Реверсивный счетчик
4
Схема моделирования:
U35
DCD_HEX_GREEN
XLA1
1
SC12
T
СТ
Q0
Q1
V1
U-D
2kHz
5V
Q2
S1Реверсивный счетчик
F
C
Q T
VDD
5V
Проверка работы схемы (результат моделирования в логическом
анализаторе)
Прямой ход (U-D = 0)
Обратный ход (U-D = 1)
5
Реализация реверсивного счетчика на основе двухступенчатого D-триггера
(триггер с управлением по спаду, построенной по технологии Master-Slave)
Элементы, использованные в схеме:
Двухступенчатый D-триггер с инвертором:
D
U49
U45
U51
U47
NC7S00_5V
NC7S00_5V
NC7S00_5V
NC7S00_5V
C
Q
U48
U46
U52
U50
notQ
NC7S00_5V
NC7S00_5V
NC7S00_5V
NC7S00_5V
U53
NC7ST04_5V
SC10
Q
D
C
notQ
Двухступенчатый D-триггер
SC12
D
C
Q
In1
In2
&
&
notQ
In3
In4
Двухступенчатый D-триггер
U-D
SC10
SC2
С
Q2
Q1
Q0
И-ИЛИ
1
D
Out
C
SC1
SC4
Q
In1
In2
&
In3
In4
&
notQ
Двухступенчатый D-триггер
И-ИЛИ
1
D
Out
C
Q
notQ
Двухступенчатый D-триггер
U15
NC7ST04_5V
SC6
С
U-D
Q0
Q1
Q2
Реверсивный счетчик (на D-триггерах)
6
Проверка работы схемы (результат моделирования в логическом
анализаторе)
Прямой ход (U-D = 0)
Обратный ход (U-D = 1)
7
Реализация синхронного реверсивного счетчика с параллельным переносом
на основе T-триггеров:
Q0
Q1
Q2
TT
T
Q
T
notQ
T-триггер
U-D
SC23
SC22
SC19
In1
In2
In3
In4
In5
In6
&
&
SC20
1
Out
6И-ИЛИ
TT
Q
T
notQ
T-триггер
In1
In2
In3
In4
In5
In6
In7
In8
&
SC21
1
TT
&
Out
8И-ИЛИ
Q
T
notQ
T-триггер
U63
NC7ST04_5V
Проверка работы схемы (результат моделирования в логическом
анализаторе)
Прямой ход (U-D = 0)
Обратный ход (U-D = 1)
8
Исследование различий времени задержки между асинхронным и
синхронным с параллельным переносом счетчиками:
Для исследования используем комбинацию при которой происходит изменение выходных
сигналов Q0,Q1,Q2 c 000 на 111 и обратно:
Асинхронный счетчик
Синхронный счетчик
По фронту
По спаду
По фронту
По спаду
Q0
44 ns
59 ns
44 ns
59 ns
Q1
132 ns
147 ns
168 ns
184 ns
Q2
221 ns
236 ns
184 ns
198 ns
Асинхронный по фронту:
Асинхронный по спаду:
9
Синхронный по фронту:
Синхронный по спаду:
Из временных диаграмм и таблицы можно сделать вывод, что использование синхронных
счетчиков относительно асинхронных тем целесообразнее, чем больше разрядность счетчика.
10