Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 179
Текст из файла (страница 179)
Таким образом, оба сигнала — информация о переносе и разрешение счета в целом — переходят от одного 4-разрядного счетчика к другому. Как и в случае последовательного синхронного счетчика, приведенного ранее парис. 8.28, по этому принципу можно построить счетчик с любым числом разрядов; максимальная скорость счета ограничена задержкой прохождения сигнала переноса через все каскады (см, задачу 8.38). 8.4. Счетчики 813 тзю ез сьоск Рис. 8.37. Счетчик 74х163 в схеме, осуществляющей десятичный счет в коде с избытком 3 сьоск оо сп оз Рис.
8.38. Временные диаграммы для схемы на основе ИС '163, осуществ- ляющей десятичный счет в коде с избытком 3 ог Рис. 8.39. Общая структура последовательного включения счетчиков 74х163 Даже опытные конструкторы не всегда учитывают разницу между входами разрешения ЕИР и Ег17 в счетчиках типа '163, поскольку счет возможен только тогда, сьоск язвят ь ьохо ь ситек оз о! ог оз 00 01 ог 03 оз оз се от ясов 814 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики когда оба этих сигнала имеют активный уровень. Однако достаточно взглянуть на внутреннюю отру лтуру ИС '! 63, представленную на рис.
8 31, чтобы увидеть вполне очевидное различие между этими сигналами: сигнал Е)ЧТ проходит также на выход сквозного переноса, Во многих случаях это различие является существенным. Рассмотрим, например, построенный на основе ИС '163 счетчик по модулю 193, который считает от 63 до 255 (рис. 8.40). Выходной сигнал МАХСЙТ принимает единичное значение, когда счетчик оказывается в состоянии 255, и оста навливает счет до тех пор, пока снова не появится сигнал загрузки 00 Е С при ходом сигнала ОО Е в счетчик загружается состояние 63 и он возобновляет счет до 255. (Заметьте, что схема чувствительна к сигналу ОО Е только в том случае, когда счетчик находится в состоянии 255.) Для того чтобы счет был остановлен при достижении состояния 255, необходимо обеспечить наличие единичного сигнала иа выходе МАХСНТ, несмотря на то, что счет прерван. Поэтому на вход ЕНТ младшего счетчика подан постоянный сигнал разрешения, выход ВСО этого счетчика соединен с входом ЕНТ старшего счетчика и состояние 255 обнаруживается по сигналу МАХСЙТ, хотя значение сигнала С)ЧТЕЙ равно нулю (сравните с сигначом ВС08 в схеме на рис.
8,39). Для разрешения счета сигнач СНТЕЫ подают параллельно на входы Е)ЧР. Активным уровнем сигнача ВЕЕОАО Е на выходе вентиля И-НЕ счетчик возвращается в состояние 63 только в том случае, когда он находится в состоянии 255 и поступает сигнал 00 1.. миез се о~ от аз сьоск везет ь со ь 7 идхснт Рис. 8.40. Счетчик по модулю 193 на ИС 74х163 с последовательностью счета 63, 64, ..., 266, 63, 64, .... (На входы ).О Е должен подаваться сигнал являющийся результатом объединения по ИЛИ сигналов ВЕЗЕТ Е и ВЕЕОАΠŠ— Исправление автора.) 8.4. Счетчики 815 74х188 Рис. 8.41. Условное обозначение реверсив- ного счетчика 74х169 8.4.4.
Декодирование состояний двоичного счетчика Объединяя двоичный счетчик с дешифратором, можно вырабатывать кодовые слова кода к1 из т», содержащие по одному единичному сигналу на каждое состояние счетчика. Это бывает полезно в том случае, когда с помощью счетчика управляют набором устройств: сигналы разрешения поступают на отдельные устройства, когда счетчик находится в соответствующем состоянии. При таком подходе каждый из выходных сигналов дешифратора служит сигналом разре1нения для одного из устройств. На рис.
8.42 показано, как можно связать между собой счетчик 74х163, считающий по модулю 8, и дешифратор Зх8 типа 74х138; в результате получается схема, вырабатывающая восемь сигналов, каждый из которых соответствует одному из состояний счетчика. На рис. 8.43 приведены типичные временные диаграммы для этой схемы. Сигнал на каждом выходе дешифратора имеет активный уровень в течение определенного периода тактового сигнала.
сьоск Рис. 8.42. Двоичный счетчик по модулю 8 с дешифратором другой счетчик, похожий по выполняемым функциям на ИС 74х163, — это микросхема 74х!69; ее условное обозначение приведено на рис. 8.41. Одно из отличий счетчика '169 состоит в том, что выходной сигнал переноса и сигналы на входах разрешения имеют активный низкий уровень.
Более существенно то, что ИС '169 является реверсивкым счетчиком (ирI «1оып соише«): он может считать в сторону увеличения или уменьшения содержащегося в нем двоичного числа в зависимости от значения входного сигнала 11Р/0й. Когда сигнал 11Р70й равен 1, происходит счет в сторону увеличения; когда значение сигнала ОР!0й равно О, счет ведется в сторону уменьшения. 80 Ь 81 82 ь 8З Ь 84 Ь 85 Ь 88 Ь 87 С 818 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики сьсск ь зо ь в~ ь Б2 ь аз г в4 с вь ь в«ь зг ь Рис. 8.43.
Временные диаграммы для двоичного счетчика по модулю 8 с дешифратором, на которых видны парааитные импульсы на выходах дешифратора Обратите внимание нато, что при изменении в счетчике содержимого двух или большего числа разрядов на выходах дешифратора могут возникать «паразитные импульсы», несмотря на отсутствие паразитных импульсов на выходах ИС '163 и статических источников опасности у дешифратора '138.
В синхронном счетчике типа '163 выходные сигналы изменяются не точно в одно и то же время. Но более важным является то, что в дешифраторе типа '138 задержки прохождения сигналов по разным путям различны; например, задержка прохождения сигнала от ахала В к выходу т'1 ~ меньше, чем задержка на пути от входа А к выходу У1 ь.
Поэтому даже если значения входных сигналов, равные 011, изменяются одновременно и становятся равными! 00, в сигнале на выходе т1 1. может появиться паразитный импульс. В данном примере мы видим, что паразитные импульсы могут возникать прн любой реализации функции двоичного декодирования; в таком случае говорят о наличии функционального источника опасности (Гипсйап йазагаг). В большинстве приложений выходные сигналы дешифратора, изображенные парис. 8.43, используются в качестве сигналов, управляющих регистрами, счетчиками и другими устройствами, переключающимися по фронту (например, в качестве входных снгназов ЕМ 1„Ю ! и Е!ЧР 1., подаваемых на ИС 74х377, 74х163 и 74х169 соответственно). В этом случае указанные на рисунке паразитные импульсы на выходах дешифратора не страшны, поскольку они возникают строго после перепада в тактовом сигнале и кончаются задолго до очередного фронта тактового сигнала, когда выходные сигналы дешифратора принимаются во внимание другими устройствами, переключающимися по фронту.
Однако паразитные импульсы могли бы вызвать затруднения при попытке использовать выходные сигналы де шифратора в качествеуправляющих сигналов Яй-защелкитипаВ 1.или В ! . Точно так же подобные сигналы, в которых потенциально могут иметь место паразитные импульсы, нн в коем случае нельзя применять в качестве тактовых сигналов для переключающихся по фронту устройств.
8.4. Счетчмкм 317 Если нужно «очистить» сигналы от паразитных импульсов, указанных парис. 8 43, то олин нз способов сделазь это состоит в подаче выходных сигналов дешифратора *138 на другой регистр, в котором установившиеся значения эпсс сигналов фиксировались бы на следующем фронте тактового сигнала (рис. 8.44) 3аметьте, что сигналам на выходах регистра присвоены другие имена, чтобы учесть задержку на один такт прн прохождении через регистр. Но коль скоро вы готовы заплатить за решение проблемы путем применения 8-разрядного регистра, имейте в виду, что существует менее дорогое решение, состоящее в использовании 8-разрядного «кольцевого счетчикю>, на выходах которого непосредственно вырабатываются декодированные сигналы без паразигных импульсов, как это будет показано в разделе 8.5.6.
нз1 ь нзг ь нзз ь нзч ь нзз ь нзб ь нзт ь нзо ь Рис. 8.44. Схема двоичного счетчика по модулю 8 с дешнфратором без паразитных импульсов на выходах 8.4.5. Описание счетчиков на языке АВЕЬ и их реализация в ПЛУ Двоичные счетчики удобно создавать, описывая их на языке АВЕЕ и реализуя в ПЛу, по нескольким причинам: Большой конечный автомат часто можно разбить на два или большее число меньших по размерам конечных автоматов так, что один из них является двоичным счетчиком, задающим время, в те гение которого другой блок будет оставаться в том или ином состоянии Такой подход позволяет упростить как проект в целом, так и его схемное воплощение, Во многих приложениях бывают нужны счетчики с модулем счета более или менее кратным степени 2, к которым предъявляются определенные требования в отношении инициализации, а также обнаружения ила при пуска тех или иных состояний.
Например, счетчик в контроллере лифта может пропускать состояние 13. Вмасто использования стандартного двоичного счетчика и применения дополнительной логики для удовлетворения предъявляемых требований разработчик может в программе на языке АВВЕ точно задать требуемые функции. 818 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики Самым популярным счетчиком в ИС средней степени интеграции является 4-раз рядный двоичный счетчик 74х163, представленный парис.
8.31. Даже поверхностного взгляда на схему этого счетчика достаточно, чтобы увидеть, что его логика возбуждения не так проста, особенно с точки зрения использования в ней венти лей ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ. А язык АВЕЬ позволяет самым непосредственным образом описать поведение счетчика, к чему мы и приступаем. Напомним, что в языке АВЕЬ сил1вол "+" употребляется для сложения целых чисел. Когда с помощью данного оператора «складываются» два набора, каждый из них интерпретируется как двоичное число; самый правый элемент набора соответствует младшему разряду числа.
С учетом этого функцию ИС 74х163 можно задать так, как это сделано в программе на языке АВЕЬ, приведенной в табл. 8.12. Когда счет разрешен, к текущему состоянию добавляется 1. Табл. 8.12. Программа на языке АВЕЬ для 4-разрядного двоичного счетчика типа 74х163 поап1о Х741163 111)о '4-ШГ Взбегу Соппгог' " )брие р1пб СЬК, ЬР 1., СЕВ 1., ЕМР, ЕМТ А„ В, С, Р СПСРПС Р1лб СА, ЯВ, Яс, СР всо р1п; Р1п; Рьп Авгуре 'геЕ'; р1п 1бтуре 'соп',' " Яет ав11п111опб 1иРРт = 1Р, с, в, А]; ссш)т - 1сй, ас, Св, СА): " Асс1че-1е«е1 сопчбгбгопб ЬР !ЬР Р; СЬЕ " !С1Д„14 еяпагзопб ССЭИТ.С1.К - СЬК; соввт : 'сказ а 1 РР в теРОт я 1ьв я (еит а еиР) а (ссцит + 1) б .РР а .(еит а нл» а сопит); ксс <сопит — 11,1,1, а ) а еит; чш) Х74Хгаэ ° у большинства обычных счетчиков в ИС средней степени интеграции только 4 разряда, в то время как в одном ИЛУ с 24 выводами можно образовать двоичный счетчик с числом разрядов, доходящим до 1О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
