Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов высших учебных заведений по специальности 230101. 65 «Вычислительные машины, системы, комплексы и сети» (стр. 9 из 11)
В некоторых случаях рассмотрение запрещённых комбинаций приводит к существенному упрощению структуры проектируемой схемы, поэтому избыточные комбинации на диаграммах Вейтча обозначены крестиками X.
В остальные клетки диаграмм Вейтча заносятся биты (0, 1, аi) из колонок 9-16 (табл. 5.2) переходов и функций возбуждения счётчика. Клетка в диаграмме Вейтча выбирается по расположению в эталонной диаграмме (рис. 5.9) десятичного набора, которому соответствует строка в таблице.
| Q3 | ||||
| Q4 | 12 | 13 | 9 | 8 |
| 14 | 15 | 11 | 10 | Q2 |
| 6 | 7 | 3 | 2 | |
| 4 | 5 | 1 | 0 | |
| Q1 | ||||
Рис. 5.9 Эталонная диаграмма Вейтча
| J3 | Q3 | |||||
| Q4 | ai | ai | X | X | J3=Q1∙Q2 | |
| ai | ai | 1 | X | Q2 | ||
| X | X | 1 | 0 | |||
| ai | X | 0 | 0 | |||
| Q1 | ||||||
Рис. 5.10
В полученных диаграммах коэффициент аi, может принимать любое из двух логических значений "0" или "1". Варьируя этими коэффициентами, необходимо добиться того, чтобы функция, полученная по диаграмме Вейтча, имела наиболее простой вид и "накрыла" все клетки с логическими единицами, но не "покрывала" клетки с логическими нулями. Например, для входа J третьего триггера можно получить Q2∙Q1 (рис. 5.10).
Примечание. "Накрытая" область заштрихована. В данном случае полагается a15=1.
Зная функции возбуждения каждого входа каждого JK-триггера, можно синтезировать схему счётчика.
Схема одноразрядного десятичного счётчика приведена на рис. 5.11. При реализации счётчика было учтено, что JK-триггеры имеют три входа J, связанных функцией конъюнкции, и три входа К, также связанных функцией конъюнкции. Это позволяет уменьшить число логических элементов в комбинационной схеме счётчика.
Рис. 5.11 Двоично-десятичный счётчик в коде 2421
Например, при реализации функции возбуждения входа триггера Т4, которая представляет собой элементарную (Q1Q2Q3) конъюнкцию (см. рис. 5.8), можно вообще обойтись без логических элементов, закоммутировав входы Q1Q2 и Q3 на J-входы триггера Т4.
Приведём ещё пример использования трёх входов J и К триггера. Преобразуем функцию возбуждения входа JK-триггера Т2 к следующему виду: 
J2= Q1+Q3·Q4 = (Q1+Q3)(Q1+Q4) = (Q1+Q3)(Q1+Q4) = `Q1·`Q3·`Q1·`Q4 =(`Q1/`Q3)( `Q1/`Q4).
Полученное выражение реализуется с помощью двух элементов И-НЕ, выходы которых поданы на входы J-триггера Т2.
Временные диаграммы с учётом задержек в срабатывании приведены на рис. 5.12. По ним можно определить быстродействие двухразрядного двоично-десятичного счётчика.
Быстродействие счётчика характеризуется промежутком времени между поступлением подсчитываемого сигнала на вход счётчика и моментом установления на выходах триггеров уровней напряжения, соответствующих двоичной единице или двоичному нулю. Данный параметр счётчика показывает, через какое время после подачи подсчитываемого сигнала можно опрашивать новое состояние триггеров счётчика.
Переход счётчика из одного состояния в другое (сопровождается переходным процессом, который может завершаться или установлением всех триггеров, или переключением логических элементов счётчика. Поэтому при определении быстродействия счётчика необходимо найти такое состояние, время перехода из которого в соседнее будет наибольшим.