Srednja strukovna kola JajcePodruje rada: elektrotehnika(A)Zanimanje: Tehniar za raunalstvoRazred:IVE2

Domai rad iz Elektroniki sklopoviBROJILA

Uenica:Katarina Brtan Mentor:Ruica Jelii dipl.ing.el

Jajce,travanj 2015.

SADRAJ1.UVOD32.ASINHRONA BROJILA43.SINHRONA BROJILA64.BINARNO BROJILO85.DEKADNO BROJILO106.BROJILO PREMA NATRAG117.INTEGRIRANE IZVEDBE BROJILA128.ZAKLJUAK139.LITERATURA14

1.UVOD

Vremenski sklopovi, mjerai frekvencije, digitalna raunala i brojni drugi digitalni sklopovi za brojanje koriste digitalna brojila. Brojilo je registar koji prijemom impulsa prolazi kroz slijed prethodno utvrenih stanja.Postoje dvije vrste brojila, asinhrona brojila i sinhrona brojila. Kod asinhronih brojila, izlaz pojedinog bistabila pokree slijedei bistabil kroz potpuni slijed stanja brojila. Kod sinhronih brojila, budui su takt ulazi svih bistabila povezani na glavni takt pokreu se (okidaju) istovremeno.

2.ASINHRONA BROJILA

Slika 1(a) prikazuje logiki dijagram trobitnog asinhronog brojila s JK bistabilima. Iz vremenskog dijagrama, slika 1(b), vidljivo je da kada je signal brisanja jednak stanju logike nule, izlaz najlijevijeg bistabila e mijenjati stanje kod svakog takt impulsa. Izlaz drugog bistabila Q1, je upravljan stanjem izlaza Q0 te mijenja stanje svaki puta kada Q0 prelazi iz stanja logike nule u stanje logike jedinice. Slino, izlaz drugog bistabila upravlja izlazom najdesnijeg bistabila.

Slika 1 Trobitno asinhrono brojilo a) logiki dijagram

Slika 1 Trobitno asinhrono brojilo b) vremenski dijagram

Tablica 1 prikazuje izlaze Q0, Q1 i Q2 za prvih osam takt impulsa. Brojilo broji od 000 do 111. Nakon to brojilo dostigne 111, brojanje zapoinje od 000. Dakle, trobitno brojilo prolazi kroz ciklus od 8 stanja. Slino tome, etverobitno brojilo prolazi kroz ciklus od 16 stanja, od 0000 do 1111. Openito, n-bitno asinhrono brojilo prolazi kroz 2n stanja, od 0 do 2n-1.

Tablica 1 Izlaz 3-bitnog asinhronog brojila

Brojila koja prolaze kroz 2n stanja, od 0 do 2n-1 su brojila s brojanjem na vie. Brojila koja prolaze kroz 2n stanja, od 2n-1 do 0 su brojila s brojanjem na nie. Brojilo na slici 2.3-1(a) predstavlja brojilo s brojanjem na vie ako se stanja uzimaju sa izlaza Q2 Q1 Q0, a brojilo s brojanjem na nie ako se stanja uzimaju s komplementarnih izlaza .n-bitno asinhrono brojilo koje prolazi kroz 2n stanja poznato je kao brojilo koje dijeli s 2n. Poznato je i kao binarno brojilo s modulom 2n.Izvedba asinhronog brojila je u vidu integriranog kruga srednjeg stupnja integracije, npr. integrirani krug 74LS93 je etverobitno asinhrono brojilo.

3.SINHRONA BROJILA

Sporost u radu radi dugog vremena potrebnog za promjenu stanja prilikom prolaska kroz bistabile predstavlja nedostatak asinhronih brojila. Problem se rjeava upotrebom brojila kod kojih takt impulsi slue za istovremeno okidanje svih bistabila, tzv. sinhronih brojila. Radi istovremenog okidanja svih bistabila, za odreivanje koji bistabil treba promijeniti stanje, potrebna je dodatna upravljaka logika.Slika 2 prikazuje logiki dijagram trobitnog binarnog brojila koje za svoj rad koristi JK bistabile.

Slika 2 Izvedba 3-bitnog sinhronog brojila s JK bistabilimaSinhrona brojila je mogue projektirati tako da prolaze kroz prethodno proizvoljno zadani slijed stanja. Izvedbe sinhronih brojila su u vidu integriranih krugova srednjeg stupnja integracije. Npr., 74163 je univerzalno etiribitno sinhrono brojilo, tj. brojilo prolazi kroz 16 stanja od 0000 do 1111. Brojilo 74163 ima glavni ulaz za sinhrono brisanje, CLR, koji kada je aktiviran u sljedeem takt impulsu postavlja brojilo u nulu. Brojilo ima i ulaz za sinhrono punjenje, LD, koji kod aktiviranja postavlja brojilo na vrijednost etiribitnog podatka koji se nalazi na ulaznim linijama brojila. Ovo brojilo predstavlja programabilno brojilo.

Tablica 2 Tablica uzbude 4-bitnog binarnog brojilaIz tablice je vidljivo da do promjene stanja nakog bistabila dolazi tek onda kada su svi prethodni u stanju jedan. Za prvi je bistabil vidljivo da on mijenja stanje sa svakim dolaznim impulsom stoga njegov ulaz treba stalno biti u stanju 1. Bistabil B1 e promijeniti stanje na svaki parni impuls kada je B0 u stanju 1 stoga je T1=B0. Bistabil B2 mijenja stanje na 4, 8, 12 i 16 impulsu, prije kojih su bistabili B1 i B0 ve u stanju 1. Bistabil B3 mijenja stanje na 8 i 16 impulsu, prije kojih su svi bistabili u jedinici.Slijedi: Isti rezultat moe se dobiti upotrebom K-tablica.etribitno sinhrono brojilo izvedeno T bistabilima prikazuje slika 3.

Slika 3 Sinhrono binarno brojilo izvedeno T bistabilima

4.BINARNO BROJILO

Slika 4 Binarno brojilo Svi ulazi J i K su u stanju 1 tako da svaki impuls koji se pojavi na ulazima CP bilo kojeg bistabila uzrokuje promjenu njegova stanja. Stanjem 0 ulazu CLR svi su bistabili postavljeni u stanje 0 (slika 4.a).Postavljanjem ulaza CLR u stanje 1 ostvaren je uvjet za djelovanje impulsa na ulazu CLK prvog bistabila. Prvi impuls na ulazu CLK ostvaren s pomou sklopke c djeluje padajuim bridom na prvi bistabil koji prelazi u stanje 1 (slika 4.b).Drugi impuls na ulazu CLK vraa prvi bistabil u stanje 0. Promjena stanja na izlazu QA djeluje kao padajui brid impulsa na CLK ulazu drugog bistabila i postavlja ga u stanje 1 (slika 4.c).Sljedei impuls na ulazu CLK postavit e ponovo izlaz prvog bistabila QA u stanje 1, s tim da izlaz QB drugog bistabila ostaje u stanju 1. etvrti impuls vratit e izlaze QA i QB u stanje 0 ( djelovanje padajueg brida na ulazima CLK), a izlaz treeg bistabila postaviti u stanje 1. Nakon petnaestog impulsa svi e bistabili biti u stanju 1 (slika4.d). esnaesti impuls dovodi bistabile u poetno stanje kad su svi izlazi Q u stanju 0.Ako se stanja bistabila nakon svakog impulsa prikau tablicom stanja (tablica 3) vidi se da tanja bistabila odgovaraju binarnom broju impulsa na ulazu CLK. Zato se takvo brojilo naziva binarno brojilo.Kod brojila s 4 bistabila kombinacije stanja bistabila postanu se ponavljati nakon petnaestoga impulsa. To znai da je s takvim brojilom mogue brojiti do 15. Openito se moe rei da se s n bistabila moe brojati do .

Tablica 3 Stanja bistabila binarnog brojila

5.DEKADNO BROJILO

U praksi se pokazuje potreba za brojilima ija e osnova brojanja biti razliita od . Izmeu takvih brojila najee se upotrebljava brojilo s osnovom brojenja 10. Takvo brojilo naziva se dekadno brojilo.Za izvedbu dekadnog bistabilapotrebna su najmanje 4 bistabila, zato to sa manjim brojem bistabila nebi mogli postii dovoljan broj razliiti binarni kombinacija.Meutim s etiri bistabila javlja se viak od est binarnih kombinacija. Kombinacije 0000-1001 binarni su brojevi 0-9. Preostale kombinacije 1010-1111 viak su koji treba eliminirati. Dakle bistabili moraju biti meusobno tako povezani da se na deseti impuls svi vraaju u poetno stanje. U pokusu na slici 5 pokazan je primjer kako se to moe initi.

Slika 5 Prikaz djelovanja dekadnog brojila 6.BROJILO PREMA NATRAG

Kod predhodno razmatranih brojila dovoenjem impulsa ritma raste sadraj brojila. Takva brojila broje od nule prema najveem broju nazivaju se brojila prema napred ili brojila na vie. Ako se signal iz predhodnog bistabila uzima s izlaza Q1 umjesto s Q, dobije se brojilo kojem se sadraj smanjiva. To je brojilo koje broji od najveeg broja prema nuli i naziva se brojilo prema natrag ili brojilo nanie.

Slika 6 Brojila prema natrag

7.INTEGRIRANE IZVEDBE BROJILA

Proizvoai digitalnih komponenata proizvode velik broj razliitih tipovaintegriranih brojila. Mogue je brojenje impulsa od 0 do 15 i dijeljenje frekvencije s 2,4,8 i 16. Brojilo ima izvedene posebne ulaze za istodobno postavljanje svih bistabila u stanje 0. Za postavljanje svih bistabila u stanje 0 moraju oba ulaza biti u stanju 1. Brojenje je mogue ako je barem jedan od ta 2 ulaza u stanju 0.

Slika 7 Simboli i tablica naina rada integriranog brojila

8.ZAKLJUAK

9.LITERATURA

Elektroniki sklopovi i digitalna elektronika (Nediljka Furi, Damir Bonjak) Elektroniki sklopovi (Stanko Paunovi) Zagreb 2009

17