Дослідження роботи лічильників імпульсів

Ціль роботи - вивчення принципів роботи, методів синтезу лічильників, виконаних на основі інтегральних мікросхем малого і середнього ступеня інтеграції, придбання навиків і уміння побудови і перевірки працездатності схем, що досліджуються.

 

Теоретичні відомості

 

Теоретичні відомості приведені в літературі (1, 2, 4, 5, 6).

На рис. 5.1 приведена схема лічильника прямого рахунку. Кожний з рахувальних тригерів лічильника утворений з D-тригера шляхом з'єднання інверсного виходу з D-входом. На рис. 5.2 представлені часові діаграми роботи додаючого 4-х розрядного лічильника. На рис. 5.3 і 5.4 представлена схема 4-х розрядного двійкового лічильника зворотного рахунку (віднімаючого) і його часові діаграми роботи.

 

 

Рисунок 5.1 – Лічильник прямого рахунку (додаючий)

 

 

Рисунок 5.2 – Часові діаграми роботи лічильника прямого рахунку

 

 

 

Рисунок 5.3 – Лічильник зворотнього рахунку (віднімаючий)

 

 

Рисунок 5.4 – Часові діаграми роботи лічильника зворотнього рахунку

 

На рис. 5.5, 5.6 зображена схема кільцевого лічильника імпульсів і його часові діаграми роботи. Особливістю лічильника є занесення вихідної одиниці в лічильник, що здійснюється шляхом короткочасної подачі рівня логічного нуля на вхід "установка". При цьому тригер DD6 встановлюється в одиничний стан, а інші тригери лічильника DD7-DD9 - в нульовий. При подачі імпульсів на тактовий вхід від ГОІ або ГТІ, "одиниця" буде переміщуватися вдовж кільця, залишаючи за собою "нулі".

 

 

Рисунок 5.5 – Лічильник кільцевий

 

 

Рисунок 5.6 – Часові діаграми роботи кільцевого лічильника

 

На рис. 5.7 - 5.12 приведені схеми інтегрального лічильника К155ІЕ7, схеми його підключення для різних режимів роботи, а також часові діаграми сигналів на його входах і виходах. Мікросхема К155ІЕ7 становить синхронний 4-х розрядний реверсивний двійковий лічильник. Схема має два рахувальні входи (вхід в режимі додавання +1 і вхід в режимі віднімання -1), чотири інформаційних входи паралельного запису D0-D3, керуючий вхід WR, який дозволяє паралельний запис інформації, вхід встановлення в "0" - R, виходи чотирьох розрядів лічильника 1, 2, 4, 8, виходи прямого переносу - Сr і зворотного - Вr, що дозволяють здійснювати каскадне підключення лічильників без додаткової логіки.

 

 

Рисунок 5.7 – Універсальний лічильник

 

 

Рисунок 5.8 – Часові діаграми роботи лічильника

 

 

Рисунок 5.9 – Лічильник з попереднім встановлення числа

 

 

Рисунок 5.10 – Часові діаграми лічильника

 

 

Рисунок 5.11 – Лічильник з коефіцієнтом переліку 3*N

 

 

Рисунок 5.12 – Часові діаграми роботи лічильника

 

Залежно від станів на встановлюючих і керуючих входах можливі три режиму роботи лічильника:

- режим встановлення в логічний "0";

- режим паралельного запису;

- режим зберігання (режим рахунку).

Режим встановлення в логічний "0" забезпечується подачею на вхід R рівня логічної одиниці. При цьому відключається вхід, який дозволяє запис, і входи паралельного запису. Режим паралельного запису забезпечується подачею на входи WR і R рівня логічного "0". При цьому інформація, подана на входи D0-D3, з'являється на виходах тригерів незалежно від стану вхідного тактового імпульсу.

Режим зберігання забезпечується подачею на вхід WR рівня логічної "1", а на вхід R - рівня логічного "0". Надходження тактового імпульсу приведе до зміни стану лічильника на наступний в послідовності двійкового рахунку. Подальший рахунок здійснюється по кожному перепаду з 0 в 1 при наявності на другому рахувальному вході рівня логічної “1”. На виході прямого переносу СR формується перепад з “1” в “0” при переповненні лічильника, тобто при появі в ньому максимального числа 15. На виході зворотного переносу BR імпульс формується при появі на виходах всіх розрядів лічильника логічного нуля. Тривалість імпульсів на виходах CR і BR дорівнює тривалості “від’ємного” імпульсу на рахувальному вході.

 

Завдання і порядок виконання роботи

1. Вивчити роботу лічильників на окремих тригерах. З існуючих на стенді логічних елементів і тригерів скласти схеми лічильників. Користуючись довідником з інтегральних мікросхем (7), проставити номери виводів мікросхем на складених схемах.

Скласти попередні часові діаграми роботи лічильників і скласти відповідні їм таблиці станів.

2. Зібрати послідовно схеми лічильників. Подати на їх входи сигнали керування роботою. Зняти осцилограми сигналів на виходах лічильників. По результатам досліджень надати часові діаграми роботи лічильників і порівняти їх зі складеними при підготовці до роботи. Дослідження проводити в режимі подачі імпульсів від ГОІ, а також ГТІ.

3. Дослідити роботу інтегрального лічильника К155ІЕ7. Подати на входи інтегрального лічильника відповідні інформаційні і керуючі сигнали. Встановити послідовно режими встановлення в логічний “0”, режим паралельного запису, збереження і рахування. Визначити, які перепади напруг виникають на входах прямого і зворотного переносу CR і BR при подачі певної кількості імпульсів на певні рахувальні входи.

Скласти схему, що збільшує розрядність двійкового лічильника, використовуючи при цьому логічні елементи і тригери, розташовані на лицевій панелі стенду.

Замалювати осцилограми роботи лічильників, вказуючи реальні часові параметри сигналів.

Зміст звіту

 

В звіті повинні бути представлені схеми, таблиці станів, часові діаграми, що ілюструють роботу лічильників, виміряні параметри (тривалість імпульсів на виходах лічильників, частоту, скважність), результати досліджень, висновки.

Лабораторна робота №6