Урок 3. Счётчик CD4029B

После этого урока в библиотеке настоящий счётчик CD4029B: считает вверх и вниз, в двоичном (0–15) и десятичном (0–9) виде, ставится на любое число и сообщает о переносе. Внутри — логическая схема из даташита TI вентиль в вентиль.

3.1. Идея: какой бит переворачивать

На такте переворачиваются не все триггеры, а только те, кому разрешено:

• вверх: бит переворачивается, если все младшие — 1 (0111 + 1 = 1000);
• вниз: бит переворачивается, если все младшие — 0 (1000 − 1 = 0111);
• в десятичном режиме после 9 идёт 0, а не 10, — для этого есть сигналы bout и md.

Логику вокруг триггеров TI рисует на двух страницах, сквозные провода подписаны буквами A–L. Мы оставили эти имена.

3.2. Идея: управление счётчиком

• PE = 1 — записать J4 J3 J2 J1 сразу (предустановка), такт закрыт;
• CI = 0 — счёт разрешён, CI = 1 — стоит;
• BD: 1 — двоичный, 0 — десятичный; UD: 1 — вверх, 0 — вниз;
• CO = 0 — перенос: вверх — на 15 (или 9), вниз — на 0. CO одного счётчика → CI следующего — так из двух CD4029 получаются две цифры.

3.3. Идея: кружки на схеме TI

На схеме TI много вентилей с кружками на входах. Кружок — это НЕ. «И», у которого кружки на всех входах, — это ИЛИ-НЕ: оно даёт 1, только когда все входы 0. Поэтому в таблице вместо них — NOR, NOR3, NOR4, а там, где кружок на одном входе, — отдельный NOT.

Собираешь проводами — вся схема одним рисунком, расположение как у TI:

3.4. Сборка

Тот же проект. В библиотеке нужны вентили урока 0 и FF4029 (урок 2).

Шаг 1. Чип NOR3 — ИЛИ-НЕ на 3 входа из 6 транзисторов

Наоборот к NAND3: три pmos цепочкой от VCC к выходу, три nmos параллельно от выхода к GND. Выход 1, только когда все входы 0.

Ctrl+G → имя NOR3. Ноги: входы A, B, C; выходы Y.

Шаг 2. Чип NOR4 — ИЛИ-НЕ на 4 входа из 8 транзисторов

Как NOR3, на один вход больше.

Ctrl+G → имя NOR4. Ноги: входы A, B, C, D; выходы Y.

Шаг 3. Чип CD4029 — счётчик вверх/вниз, двоичный/десятичный

Ноги корпуса по даташиту TI: 1 PE, 2 Q4, 3 J4, 4 J1, 5 CI, 6 Q1, 7 CO, 9 BD, 10 UD, 11 Q2, 12 J2, 13 J3, 14 Q3, 15 CLOCK; 8 — VSS, 16 — VDD. Внутри — Fig. 9 TI вентиль в вентиль; имена A–L — как у TI. Кружки TI на входах уже пересчитаны в вентили: «И» с кружками на всех входах = NOR, NOR3, NOR4; кружок на одном входе = отдельный NOT. Собираешь проводами — схема одним рисунком в начале урока.

Ctrl+G → имя CD4029. Ноги: входы PE, J4, J1, CI, BD, UD, J2, J3, CLOCK; выходы Q4, Q1, CO, Q2, Q3.

Шаг 4. Проба: тумблеры и генератор

Clock — 1Hz.

Шаг 5. Счётчик

Шаг 6. Лампы

Лампы ставь по порядку Q4 Q3 Q2 Q1 — читаются как двоичное число.

3.5. Проверка

Лампы Q4 Q3 Q2 Q1 — число в двоичном виде; CO — перенос, горит, пока переноса нет (активный 0).

1. Clock — 1Hz. J4 J3 J2 J1 = 0101, PE = 1: лампы сразу показывают 0101 (5), такты не идут.
2. PE = 0, CI = 0, BD = 1, UD = 1: счёт вверх 5, 6 … 15, 0 … На 15 гаснет CO.
3. BD = 0 — десятичный: 0 … 9, 0. CO гаснет на 9.
4. UD = 0 — вниз: 9, 8 … 0, 9. CO гаснет на 0.
5. CI = 1 — счёт стоит, CO горит.

После проверки удали пробу — NOR3, NOR4, CD4029 остаются в библиотеке.

Вставка урока 3 (Cmd+I)

Нужны вентили урока 0 и FF4029 (урок 2).

# Урок 3 — CD4029B: счётчик вверх/вниз, двоичный/десятичный, с предустановкой (Fig. 9 TI вентиль в вентиль).# Вставка: Cmd+I в тот же проект (нужны вентили урока 0 и FF4029 из урока 2). # NOR3 — ИЛИ-НЕ на 3 входа: P цепочкой к VCC, N параллельно к GNDchip NOR3 {  portIn(A)  portIn(B)  portIn(C)  portOut(Y)  pmos(A, VCC, p1)  pmos(B, p1, p2)  pmos(C, p2, Y)  nmos(A, Y, GND)  nmos(B, Y, GND)  nmos(C, Y, GND)} # NOR4 — ИЛИ-НЕ на 4 входа: P цепочкой к VCC, N параллельно к GNDchip NOR4 {  portIn(A)  portIn(B)  portIn(C)  portIn(D)  portOut(Y)  pmos(A, VCC, p1)  pmos(B, p1, p2)  pmos(C, p2, p3)  pmos(D, p3, Y)  nmos(A, Y, GND)  nmos(B, Y, GND)  nmos(C, Y, GND)  nmos(D, Y, GND)} # CD4029 — счётчик вверх/вниз, двоичный/десятичный, с предустановкой (Fig. 9 TI). Ноги: 1 PE, 2 Q4, 3 J4, 4 J1, 5 CI, 6 Q1, 7 CO, 9 BD, 10 UD, 11 Q2, 12 J2, 13 J3, 14 Q3, 15 CLOCKchip CD4029 {  portIn(PE)  portIn(J4)  portIn(J1)  portIn(CI)  portIn(BD)  portIn(UD)  portIn(J2)  portIn(J3)  portIn(CLOCK)  portOut(Q4)  portOut(Q1)  portOut(CO)  portOut(Q2)  portOut(Q3)  # входы  NOT(BD, nBD)  NOT(nBD, A)  NOT(PE, E)  NOT(CI, nCI)  NOT(UD, nUD)  NOT(nUD, U)  NOT(CLOCK, nCLK)  NAND(E, nCLK, ncl)  NOT(ncl, CL)  NOT(J1, j1)  NOT(J2, j2)  NOT(J3, j3)  NOT(J4, j4)  # триггеры  FF4029(PE=E, J=j1, TE=CI, CL=CL, Q=q1, QN=q1n)  FF4029(PE=E, J=j2, TE=te2, CL=CL, Q=D, QN=J)  FF4029(PE=E, J=j3, TE=G, CL=CL, Q=B, QN=I)  FF4029(PE=E, J=j4, TE=te4, CL=CL, Q=C, QN=q4n)  # F — вниз, L — вверх  NAND3(A=nCI, B=nUD, C=q1n, Y=nf)  NOT(nf, F)  NAND3(A=q1, B=nCI, C=U, Y=nl)  NOT(nl, L)  # bout = 1 на 0000; nbout  NOR4(A=A, B=B, C=C, D=D, Y=bout)  NOT(bout, nbout)  # бит 2  AND(nbout, F, ta)  NAND(nBD, C, md)  AND(L, md, tb)  NOR(ta, tb, te2)  # бит 3  NOR(bout, D, te_)  AND(F, te_, tg)  AND(D, L, tf)  NOR(tg, tf, G)  # H  NOR(J, I, th)  NOT(md, nmd)  OR(th, nmd, H)  # бит 4  NOR(D, B, tp)  AND(F, tp, tq)  AND(H, L, tr)  NOR(tq, tr, te4)  # перенос  NOR3(A=B, B=D, C=C, Y=tv)  AND(F, tv, tw)  NOT(A, an)  OR(an, th, tt)  AND(C, tt, tu)  AND(L, tu, tx)  NOR(tw, tx, co0)  NOT(co0, co1)  NOT(co1, CO)  # выходы  NOT(q1, o1)  NOT(o1, Q1)  NOT(D, o2)  NOT(o2, Q2)  NOT(B, o3)  NOT(o3, Q3)  NOT(C, o4)  NOT(o4, Q4)} # ---------- проба счётчика ----------power(VCC)ground(GND)# PE = 1 — записать J1–J4; CI = 0 — счёт разрешён; BD: 1 — двоичный, 0 — десятичный; UD: 1 — вверх, 0 — внизinput(PE)input(J1)input(J2)input(J3)input(J4)input(CI)input(BD)input(UD)clock(CLOCK)CD4029(PE=PE, J1=J1, J2=J2, J3=J3, J4=J4, CI=CI, BD=BD, UD=UD, CLOCK=CLOCK, Q1=Q1, Q2=Q2, Q3=Q3, Q4=Q4, CO=CO)# ---------- лампы ----------led(CLOCK)led(Q4)led(Q3)led(Q2)led(Q1)led(CO)