Урок 2. Счётчик: шесть триггеров считают до 63

После этого урока шесть ламп будут считать в двоичной системе — 0, 1, 2 … 63 и по кругу, а табло покажет то же число десятичным. Счётчик — сердце развёртки: в следующем уроке два таких будут пробегать все точки экрана.

2.1. Идея: прибавить 1 столбиком

Счётчик на каждом фронте такта прибавляет 1. Прибавлять 1 мы умеем столбиком: младший разряд переворачивается всегда, следующий — когда младший был 1, и так далее.

• разряд переворачивает XOR с переносом: t(i) = Q(i) ⊕ c(i);
• перенос дальше даёт AND: c(i+1) = c(i) · Q(i);
• перенос в самый младший разряд — EN: при EN = 0 счёт стоит.

Сброс. Сразу после включения триггеры стоят в непредсказуемом состоянии. RST = 1 на один фронт такта записывает во все разряды 0 — так при включении сбрасываются настоящие схемы. В настоящих микросхемах сброс обычно активен нулём (/MR у счётчика 74HC161, /RES у процессора 6502), а инверсию ставят одну на всю плату; у нас — для простоты — RST = 1.

2.2. Сборка

Тот же проект. Стенд урока 1 (тумблеры D, CLK, чип DFF на холсте, лампа) удали; Power/Ground оставь.

Идея. Счётчик прибавляет 1 на каждом фронте такта — а прибавлять 1 мы умеем столбиком: младший разряд переворачивается всегда, следующий — когда младший был 1, и так далее. Разряд переворачивает XOR с переносом, перенос дальше даёт AND: c(i+1) = c(i) · Q(i). Перенос в самый младший разряд — EN: EN = 0 — счёт стоит.

Сброс. Сразу после включения триггеры стоят в непредсказуемом состоянии. Чтобы начать с нуля, RST = 1 на один фронт такта записывает во все разряды 0 — так при включении сбрасываются настоящие схемы.

Шаг 1. CNT6 — шесть разрядов

Ctrl+G → имя CNT6. Ноги чипа: входы CLK, EN, RST; выходы Q0–Q5, CO.

CO горит, когда счётчик дошёл до 63 и счёт разрешён: это перенос в следующий счётчик — в уроке 3 так соединятся счётчики строки и столбца экрана.

Шаг 2. Холст: генератор, тумблеры, счётчик, лампы, табло

Лампы поставь в ряд слева направо от Q5 до Q0 — так они читаются как двоичное число. Генератор Clock меняет частоту щелчком по корпусу: 1Hz, 2Hz, 10Hz, 60Hz и быстрые.

2.3. Проверка

Если после RST лампы не гаснут — проверь AND (сброс): на второй ноге у каждого nRST, а NOT стоит на RST.

Вставка урока 2 (Cmd+I)

Нужны NOT, XOR, AND и DFF из урока 1.

# Урок 2 — счётчик: шесть D-триггеров считают 0…63; EN — разрешение, RST — сброс в 0 (по фронту), CO — перенос.# Вставка: Cmd+I поверх урока 1 (нужны NOT, XOR, AND, DFF). Стенд урока 1 удалить, кроме питания. # --- 6-битный счётчик: разряд меняется, когда все младшие = 1 (и счёт разрешён); RST = 1 — по фронту все в 0 ---chip CNT6 {  portIn(CLK)  portIn(EN)  portIn(RST)  portOut(Q0)  portOut(Q1)  portOut(Q2)  portOut(Q3)  portOut(Q4)  portOut(Q5)  portOut(CO)  NOT(RST, nRST)  XOR(Q0, EN, t0)  AND(t0, nRST, d0)  AND(EN, Q0, c1)  DFF(D=d0, CLK=CLK, Q=Q0)  XOR(Q1, c1, t1)  AND(t1, nRST, d1)  AND(c1, Q1, c2)  DFF(D=d1, CLK=CLK, Q=Q1)  XOR(Q2, c2, t2)  AND(t2, nRST, d2)  AND(c2, Q2, c3)  DFF(D=d2, CLK=CLK, Q=Q2)  XOR(Q3, c3, t3)  AND(t3, nRST, d3)  AND(c3, Q3, c4)  DFF(D=d3, CLK=CLK, Q=Q3)  XOR(Q4, c4, t4)  AND(t4, nRST, d4)  AND(c4, Q4, c5)  DFF(D=d4, CLK=CLK, Q=Q4)  XOR(Q5, c5, t5)  AND(t5, nRST, d5)  AND(c5, Q5, CO)  DFF(D=d5, CLK=CLK, Q=Q5)} # --- на холст: генератор такта, тумблеры EN и RST, счётчик, шесть ламп и лампа переноса ---clock{rt=2}(CLK)input(EN)input(RST)CNT6(CLK=CLK, EN=EN, RST=RST, Q0=Q0, Q1=Q1, Q2=Q2, Q3=Q3, Q4=Q4, Q5=Q5, CO=CO)led(Q0)led(Q1)led(Q2)led(Q3)led(Q4)led(Q5)led(CO)