Проектирование генератора тактовых импульсов

 

Для работы счетчика, сдвигового регистра и регистра хранения необходим генератор тактовых импульсов. Схема генератора приведена на рис. 4. Он построен на микросхеме К555ГГ2.

 

Рис. 4- Схема тактового генератора.

 

Микросхема содержит два одинаковых автоколебательных мультивибратора с управляемой частотой генерации импульсов. Данный мультивибратор имеет только входы управления частотой повторения импульсов FI1 и FI2, инверсные входы разрешения работы E1 и E2, входы СH подключения внешнего резонатора (конденсатора или пьезоэлектрического резонатора), а также, наряду с прямыми Q, инверсные выходы.

Напряжение U на входах FI может меняться в пределах от 0 до 5 B (с повышением U повышается и частота).

Инверсный вход E является разрешающим. Генерация разрешена, если на указанный вход подавать напряжение низкого уровня, и она будет запрещена, если на этот вход подать напряжение высокого уровня. При запрете генерации на выходе Q формируется напряжение высокого уровня.

Частота следования выходных импульсов f может рассчитываться по выражению:

,

 

где Сτ - величина электрической емкости навесного конденсатора,

Частота генерации Uf=0...5 В меняется в пределах от 0,9... 1,6 МГц до 7...12 МГц при условии, что активное сопротивление и емкость нагрузки равны соответственно 677 Ом и 45 пФ.

Выводы 1 и 8 микросхемы - общие; на выводы 7 и 16 подается питающее напряжение +5 В. Потребляемый микросхемой ток питания составляет 55 мА. Максимальная частота генерации (приотсутствии внешнего конденсатора С) не превышает 23 МГц.

Для получения частот в 600Гц и 100000Гц необходимо подключить конденсаторы разной емкости к микросхеме К555ГГ2. Определим их номиналы:

 

 

 

Проектирование счетного устройства

Для построения счетного устройства, которое будет считать тактовые импульсы в заданном коде, воспользуемся дискретными элементами. А именно JK-триггерами и логическими элементами.

Данное счетное устройство будет состоять из трех двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, соединенных последовательно. Ограничимся рассмотрением только одного счетчика, так как остальные два будут идентичны первому.

 

Составим таблицу функционирования одного счетчика (таблица 5)

 

Таблица 5

Предыдущее последующее состояние

Q0	Q1	Q2	Q3	Q0	Q1	Q2	Q3	CR
0	0	0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	0	0	1	0	0
0	0	1	0	0	0	1	1	0
0	0	1	1	0	1	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	1	0
0	1	0	1	0	1	1	0	0
0	1	1	0	0	1	1	1	0
0	1	1	1	1	0	0	0	0
1	0	0	0	1	0	0	1	0
1	0	0	1	0	0	0	0	1

 

Qn	J	K	Qn+1
0	0	0	0
1	0	0	1
0	1	0	1
1	1	0	1
0	0	1	0
1	0	1	0
0	1	1	1
1	1	1	0

 

Составляем таблицы переходов для каждого из триггеров

			Q0
	00		00		00		00
	00		00		01		00
	*		*		*		*
	11		10		*		*
				Q1
		00		00		00		00
		11		11		10		11
		*		*		*		*
		00		00		*		*
			Q2
	00		01		10		11
	00		01		10		11
	*		*		*		*
	00		00		*		*

 

		Q3
	01	10	10	01
	01	10	10	01
	*	*	*	*
	01	10	*	*

 

На основании полученных таблиц составляем таблицы минимизации входов каждого из триггеров:

 

00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 0 0 0 11 * * * * 10 0 1 * * CR = Q0Q2;	00 01 11 10 00 1 * * 1  01 1 * * 1  11 * * * *  10 1 * * * J3 = 1;	00 01 11 10 00 * 1 1 *  01 * 1 1 *  11 * * * *  10 * 1 * * K3 = 1;
00 01 11 10 00 0 1 * *  01 0 1 * * 11 * * * * 10 0 0 * *  J2 = 0Q3; 00 01 11 10 00 0 0 1 0 01 * * * * 11 * * * * 10 0 0 * * ; 00 01 11 10 00 * * * * 01 0 0 1 0  11 * * * * 10 * * * * ;

 

	00	01	11	10
00	0	0	0	0
01	0	0	1	0
11	*	*	*	*
10	*	*	*	*

 

	00	01	11	10
00	*	*	1	0
01	*	*	1	0
11	*	*	*	*
10	*	*	*	*

 

	00	01	11	10
00	*	*	*	*
01	*	*	*	*
11	*	*	*	*
10	0	1	*	*

;       ;  ;

 

 

Строим схему данного счетчика (рис. 5). В качестве JK-триггеров используем триггеры К555ТВ6. Их основные характеристики приведены в таблице 6. Управление по входам J и K осуществляется следующим образом:

при J = K = 0 происходит хранение информации;

при J = K = 1 триггер переключается в противоположное состояние каждым синхроимпульсом;

при J = 1, K = 0 триггер перейдет в единичное состояние из Q = 0 или хранит 1;

при J = 0, K = 1 триггер перейдет в нулевое состояние из Q = 1 или хранит 0.

В качестве элементов «И» используем логические элементы все той же микросхемы К555ЛИ6

микропроцессорный импульс счетный индикация

 Таблица 6

 

Рис. 5- Схема двоично-десятичного счетчика.