Лабораторная работа № 6 исследование счетчиков электрических импульсов

Цель работы

Изучить работу и исследовать счетный Т-триггер, кольцевой счетчик на сдвигающих регистрах, суммирующий и вычитающий двоичный счетчик, счетчик с коэффициентом пересчета, некратным степени 2, и реверсивный счетчик с предустановкой на ИМС типа К155ИЕ7.

Пояснения к лабораторному стенду

Работа выполняется на платах П2 (рис.2.1), ПЗ (рис. 3.1) и П5 (рис.6.1) с использованием технологических карт 2-7, 3-1,5-1, 5-2, 5-3.

На плате П5 установлена ИМС реверсивного счетчика с предустановкой типа К155ИЕ7 (D1) и ИМС типа К155ЛА4 (D2), содержащая три трехвхо-довых элемента И-НЕ. Счетчик находится в режиме сброса (нули на выходах всех разрядов) и запрещения приема остальных сигналов при сигнале на входе R= 1. Поэтому ко входу XI элемента D2.2 подключен резистор R1, обеспечивающий формирование низкого уровня на R-входе счетчика. Тумблеры SA1... SA4 задают сигналы, которые можно записать в счетчик по нажатию кнопки SB2 (режим предустановки). Тумблер SA5 обеспечивает подачу тактовых импульсов на входы суммирования (+1) или вычитания (-1). Сброс счетчика (СТ) производится кнопкой SB3.

Карта 2-7 позволяет исследовать счетный Т-триггер. Для этого необходимо инверсный вход У1 триггера D3.2 (рис. 2.1) соединить с D-входом (Х2). Индикация выхода осуществляется светодиодом HL7.

Карта 3-1 предназначена для исследования кольцевого четырехразрядного счетчика. Для этого записывают в регистр D1 (рис. 3.1) число 0001 и затем соединяют внешней перемычкой штырьки У и X. После этого с подачей каждого следующего тактового импульса (SB 1) единица будет последовательно смещаться по разрядам счетчика.

Карта 5-1 - исследуется суммирующий счетчик с переменным коэффициентом деления, при этом тумблер SA5 находится в положении 1. Счетные импульсы, формируемые по нажатию кнопки SB1, подаются на вход суммирования (+1) счетчика (рис.6.1), коэффициент пересчета равен 2⁴ = 16.

Если какие-либо выходы У1...У4 соединить перемычками со входами XI ...ХЗ, то коэффициент пересчета уменьшится. Возможные коэффициенты пересчета К и необходимые соединения выходов У1 ...У4 счетчика со входами XI...ХЗ элемента D2.2 приведены в табл. 1. Прочерк в таблице означает "свободный" вход X. При любых коэффициентах пересчета (кроме 16) с одним из выходов счетчика обязательно соединяется вход X. Иначе коэффициент пересчета не изменится и будет равен 16.

Карта 5-2 - при положении тумблера SA5 = 0 на плате организуется вычитающий счетчик с К =16.

Карта 5-3 - исследуется универсальный реверсивный счетчик "с предустановкой (рис .6.1). Информация, записанная в СТ, индицируется как в двоичном ( HL2... HL5 ), так и шестнадцатеричном (HGL) кодах. Индикатор HGL, подключенный к выходу элемента D2.1 (схема ИЛИ для входных сигналов низкого уровня), индицирует сигнал переноса в старшие разряды счетчика как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

Таблица 1

К	16	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2
ХЗ	-	У2	У1	-	У1	-	-	-	У1	-	-	-.	-	-
Х2	-	УЗ	УЗ	УЗ	У2	У2	У1	-	У2	У2	У1	-	У1	-
XI	-	У4	У4	У4	У4	У4	У4	У4	УЗ	УЗ	УЗ	УЗ	У2	У2

Домашняя подготовка

1. Повторить принцип действия счетного триггера и сдвигающего регистра. Нарисовать схему четырехразрядного кольцевого счетчика на сдвигающем регистре.

2. Изучить принцип действия суммирующих и реверсивных счетчиков спредставлением 'информации в двоичном коде.

3. Привести функциональные обозначения и цоколевку счетчиков типаК155ИЕ5иК155ИЕ7.

4. Привести рабочую схему исследования суммирующего счетчика с использованием дополнительных логических элементов, обеспечивающих получение коэффициента пересчета, заданного преподавателем.

5. Начертить временные диаграммы на входах и выходах счетчика при работе его с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем.

6. Привести рабочую схему исследования реверсивного счетчика К155ИЕ7в режиме прямого и обратного счета с предварительной записью информации.

Рис. 6.1. Схема платы П5 и ее подключения к основному блоку

Экспериментальная часть

1. Собрать на плате П2 (карта 2-7) счетный триггер, для чего соединитьвнешней перемычкой контакты У1 и У2. Исследовать Т-триггер, формируяуправляющие импульсы нажатием кнопки SB1. Работу триггера пояснить временной диаграммой (рис. 6.2) и сделать выводы.

2. Включив плату ПЗ (карта 3-1), собрать схему кольцевого счетчика и исследовать его работу. Заполнить табл.2 состояний кольцевого счетчика.Исследовать схему суммирующего счетчика на четырех триггерах (плата 5,карта 5-1). Произвести сброс счетчика. Подавая одиночные импульсы и используя светодиодную индикацию, заполнить табл. 3 состояний суммирующего счетчика в режиме прямого счета.

Рис.6.2

Таблица 2. Состояния кольцевого счетчика

Номер входного импульса	Выходы счетчика
	Ql (HL1)	Ql (HL1)	Ql (HL1)	Ql (HL1)
0	0	0	0	1
1
2
3
4
5

Таблица 3. Состояния суммирующего счетчика

№ нмп.	Выходы				№ имп.	Выходы				№ имп.	Выходы
	Y4	Y3	Y2	Y1		Y4	Y3	Y2	Y1		Y4	Y3	Y2	Y1
0					6					12
1					7					13
2					8					14
3					9					15
4					10					16
5					11					17

4. Изменить схему (карта 5-2) с целью реализации режима обратного счета. Заполнить табл. 4 состояний вычитающего счетчика по результатам исследований.

Таблица 4. Состояния вычитающего счетчика

№ имп имп.	Выходы				№ имп имп.		Выходы				№ имп.		Выходы
	Y4	Y3	Y2	Y1			Y4	Y3	Y2	Y1			Y4	Y3	Y2	Yl
0						6						12
1						7						13
2						8						14
3						9						15
4						10						16
5						11						17

5. Собрать схему счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем (карта 5-1 и табл.1). По результатам исследований нарисовать осциллограммы выходных напряжений счетчика (рис.6.3).

Рис.6.3

6. Провести исследование счетчика К155ИЕ7 в режимах прямого и обратного счета с предварительной записью информации (карта 5-3), заданной преподавателем. В качестве источника предварительно записываемой информации использовать SA1...SA4. Счетные импульсы на вход счетчика К155ИЕ7 подавать от SB1. Полученные данные занести в табл. 5 и 6 состояний реверсивного счетчика.

Таблица 5. Состояния реверсивного счетчика в режиме прямого счета

№ имп	Выходы					Инд. HG1	№ имп	Выходы					Инд. HGI
	Q8	Q4	Q2	Q1				Q8	Q4	Q2	Q1
0	Начальная информация						9
1							10
2							11
3							12
4							13
5							14
6							15
7							16
8							17

Таблица 6. Состояния реверсивного счетчика в режиме обратного счета

№ имп	Выходы					Инд. HGI	№ имп	Выходы					Инд HG1
	Q8	Q4	Q2	Q1				Q8	Q4	Q2	Q1
0	Начальная информация						9
1							10
2							11
3							12
4							13
5							14
6							15
7							16
8							.17

Вопросы к защите

1. Объяснить экспериментальные данные.

2. Записать порядок подачи сигналов при исследовании счетчикаК155ИЕ7 в режиме прямого и обратного счета с предварительной записьюинформации.

3. Какие преимущества имеет синхронный способ записи и обработкиинформации перед асинхронным способом в цифровых устройствах?

4. Какие операции над двоичной информацией позволяют осуществлятьсчетчики импульсов?

Библиография

1. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги:Справочник. - М.: КУбК-а, 1997. - 576 с.

2. Горбачев Г.Н„ Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.:Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.:Радио и связь, 1989. - 352 с.

4. Техническая электроника: Учеб. пособие/ Ю.З. Ковалев, Е.М. Кузнецов и др. Омск: Изд. ОмПИ, 1986.- 81 с.

Редактор Т.А. Москвитина

Компьютерная верстка В.А. Маркалевой

ЛР№ 020321 от 28. 11.96

Подписано в печать 05.05. 99. Формат 60x84 '/_|6. Отпечатано на ризографе. Бумага писчая. Усл. печ. л. 2,0. Уч.- изд. л. 1,75. Тираж 200 экз. Заказ 19.

Издательство ОмГТУ. 644050, Омск-50, пр. Мира, 11