Исследование двоичного и недвоичного счетчиков

 

Цель работы: исследование двоичных и недвоичных последовательных счетчиков.

 

Теоретическая часть

Для счета числа импульсов используется последовательное включение бинарных пересчетных ячеек (триггеров). На рис. 6.1 показан 3х разрядный суммирующий счетчик, который осуществляет счет импульсов до N= , где n=3- число счетных триггеров.

Рисунок 6.1. - Двоичный последовательный суммирующий счетчик

 

На основе D-триггера реализован Т-триггер. До начала счета все триггеры устанавливают в состоянии 000, путем подачи импульса на шину «Установка нуля», связанную с R-входами триггеров. Счет осуществляется в пределах от «000» до «111». Недостатком этого простейшего счетчика является малое быстродействие, вызванное последовательным переносом информации.

На рис. 6.2 представлен последовательный двоичный 3х разрядный вычитающий счетчик.

Рис. 6.2. - Двоичный последовательный вычитающий счетчик.

 

Исходное состояние счетчика –111. Счет идет в пределах от 111 до 000.

 

Порядок выполнения работы.

1.Макет лабораторной работы №6

 

Рисунок 6.3. - Макет лабораторной работы №6

 

2. Исследовать двоичный последовательный суммирующий счетчик. Собрать схему суммируемого счетчика на трех триггерах. Нажать «Сброс». Нажимая «Пуск», фиксировать по индикаторам Q1, Q2, Q3 состояние счетчика, составить таблицу его состояний.

 

Таблица 6.1-

Возможные состояния суммирующего счетчика

№ п.п.

Q3

Q2

Q1

 

Начертить временную диаграмму его работы по тактам. Нажать «АВТ», подключив генератор импульсов ГИ ко входу С. Используя коммутатор, снять осциллограммы счетчика.

Примечание: амплитуду импульсов пересчитать с учетом коэффициента передачи коммутатора.

3. Исследовать двоичный последовательный вычитающий счетчик. Нажать «Сброс». Нажимая «Пуск», фиксировать по индикаторам Q1, Q2, Q3 состояние счетчика, составить таблицу его состояний

 

Таблица 6.2-

Возможные состояния вычитающего счетчика

№ п.п.

Q3

Q2

Q1

 

Начертить временную диаграмму его работы по тактам.. Нажать «АВТ», подключив генератор импульсов ГИ ко входу С. Используя коммутатор, снять осциллограммы счетчика.

4. Исследовать недвоичный последовательный счетчик (Ксч ), который собирают на основе двоичного суммирующего счетчика с использованием цепи сброса по входам R. Состояние сброса выделяется ЛЭ DD3. Используя схему суммирующего счетчика на D-триггерах, собрать схему сброса для заданного преподавателем коэффициента счета.

5. Нажать «Сброс». Нажимая «Пуск», фиксировать по индикаторам Q1, Q2, Q3 состояния выходов, составить таблицу состояний (табл.6.3), снять осциллограммы счетчика.

Таблица 6.3-

Возможные состояния счетчика с Ксч=х

№ п.п.

Q3

Q2

Q1

 

Содержание отчета

1. Схемы эксперимента.

2. Привести таблицы состояний и осциллограммы для каждого счетчика.

3. Выводы по работе.

 

4. Контрольные вопросы

1. Как повысить быстродействие простейшего двоичного счетчика?

2. Привести схему счетчика с параллельным переносом.

3. Объясните малую длительность импульса сброса на входах R недвоичного счетчика.

4. Назовите области применения счетчика.

 

Лабораторная работа №7

Исследование регистра сдвига и кольцевого регистра на D-триггерах

Цель работы: исследование регистров – сдвига и кольцевого на D-триггерах.

Теоретическая часть

Регистр сдвига на D-триггерах реализуется соединением выхода Q предыдущего разряда с входом D последующего. Вход D первого разряда служит для приема в регистр информации в виде последовательного кода. Тактовые импульсы с гнезд «Вх. С.» подаются на все входы С триггеров параллельно. Каждый тактовый импульс устанавливает последующий триггер в состояние, в котором до этого находился предыдущий, осуществляя тем самым сдвиг информации на разряд вправо.

При записи в регистр числа входной параллельный код подается синхронно с тактовыми импульсами. Запись числа в регистр производится, начиная с его старшего разряда, и вводится в первый триггер после первого тактового импульса. При поступлении второго тактового импульса значение, поступающее с входа Q1, переписывается во второй триггер, а в первый триггер поступает следующий разряд и т. д.

Рисунок 7.1. - Регистр сдвига на D-триггерах

 

При введении обратной связи в регистр сдвига последний превращается в замкнутое кольцо, в котором под воздействием тактовых импульсов циркулирует введенная в регистр информация. Такие регистры называются кольцевыми. Кодовая единица, введенная в первый триггер (например, с помощью установочных входов), циркулирует в течение всего времени существования тактовых импульсов, подаваемых на входы С всех триггеров регистра. Приходящий тактовый импульс перебрасывает триггер, который был в состоянии 1, в состояние 0. Поскольку выход Q этого триггера связан с входом D следующего триггера, то последний устанавливается в состояние 1 и т. д. Количество состояний такого регистра равно числу триггеров.

Рисунок 7.2. - Кольцевой регистр на D-триггерах

Порядок выполнения работы

1.Макет выполнения лабораторной работы №7 приведен на рис.7.3.

2.Исследовать регистр сдвига на 3-х D-триггерах для преобразования последовательного кода в параллельный, предварительно собрав его схему на накладной панели с помощью проводников.

 

Рисунок 7.3. - Макет лабораторной работы №7

 

2.1.Записать в регистр сдвига число А=а3а2а1 (по указанию преподавателя) для чего:

- установить регистр в исходное состояние «000», нажав кнопку «СБР»;

- установить на входе регистра DD2 разряд а3 и, нажав кнопку «ПУСК», произвести запись старшего разряда числа;

- установить на входе регистра а2 и, нажав кнопку «ПУСК», произвести запись второго разряда числа;

- установить на входе регистра а1 и, нажав кнопку «ПУСК», произвести запись первого разряда числа.

2.2 Зафиксировать состояние триггера по индикаторам «Q3, Q2, Q1» после трех тактов записи данного числа. Построить таблицу состояний его работы.

Таблица 7.1-

Возможные состояния сдвигового регистра на D- триггерах.

№ п.п.

Q3

Q2

Q1

 

3. Исследовать кольцевой регистр на D- триггерах, предварительно собрав его схему на накладной панели с помощью проводников.

Таблица 7.2-

Возможные состояния кольцевого регистра

№ п.п.

Q3

Q2

Q1

 

4. Проверить функционирование кольцевого регистра в следующем порядке:

- нажать кнопку «СБР», установив регистр в состояние «000»;

- установить младший разряд регистра в состояние Q1=1, подав на его установочный вход уровень S=0 с гнезда «0» соединительным проводником;

- отсоединив проводник, в ручном режиме, нажимая кнопку «ПУСК», зафиксировать работу регистра в соответствии с таблицей состояний.

 

Содержание отчета

1. Схемы экспериментов.

2. Таблицу состояний работы регистра сдвига.

3. Таблицу состояний и временные диаграммы по тактам работы кольцевого регистра.

4. Выводы по работе.

 

4. Контрольные вопросы

1. Назовите области применения кольцевого регистра.

2. Назовите области применения регистров сдвига. Привести схему регистра сдвига на JK- триггерах.

 

Лабораторная работа №8