Автор книги: М. Нсанов
Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +12
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 7 (всего у книги 10 страниц)
Лабораторная работа №26
«Исследование работы ИМС RS и JK-триггеров»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть примеры из §4.4 [Л1].
Задания для вариантов 1,3,5
Все задания выполняются последовательно, начальное состояние триггера – 0 (то есть на прямом выходе триггера хранится сигнал 0).
2. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах первого рисунка для одного варианта установки триггера при использовании одного входа установки.
3. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах первого рисунка для другого варианта установки триггера при использовании другого входа установки.
4. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах второго рисунка для одного варианта сброса триггера при использовании одного входа сброса.
5. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах второго рисунка для другого варианта сброса триггера при использовании другого входа сброса.
6. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах третьего рисунка для срабатывания триггера в счетном режиме на основе результата срабатывания триггера в предыдущем пункте.
7. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах для перевода триггера в неопределенное состояние.
Задания для вариантов 2,4,6
Все задания выполняются последовательно, начальное состояние триггера – 1 (то есть на прямом выходе триггера хранится сигнал 1).
2. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах первого рисунка для одного варианта сброса триггера при использовании одного входа сброса.
3. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах первого рисунка для другого варианта сброса триггера при использовании другого входа сброса.
4. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах второго рисунка для одного варианта установки триггера при использовании одного входа установки.
5. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах второго рисунка для другого варианта установки триггера при использовании другого входа установки.
6. Указать карандашом значения сигналов на всех выводах третьего рисунка для срабатывания триггера в счетном режиме на основе результата срабатывания триггера в предыдущем пункте.
7. Указать ручкой значения сигналов на всех выводах третьего рисунка для перевода триггера в неопределенное состояние.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собрать схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS112 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ТВ9), содержащей 2 синхронных JK-триггера с асинхронным сбросом и предварительной установкой.
Примечание: В программе «Elektroniks Workbehch» изображение данной микросхемы содержит ошибки: входы 1CLK и 2CLK не прямые динамические (как показано на рис.2), а инверсные динамические. Подобные ошибки указанной программы уже встречались в Разделе 2.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
Задания для вариантов 1,3,5
4. Показать преподавателю работу триггера для одного варианта установки из предварительного задания к данной лабораторной работе.
5. Показать преподавателю работу триггера для другого варианта установки из предварительного задания к данной лабораторной работе.
6. Показать преподавателю работу триггера для одного варианта сброса из предварительного задания к данной лабораторной работе.
7. Показать преподавателю работу триггера для другого варианта сброса из предварительного задания к данной лабораторной работе.
8. Показать преподавателю срабатывание триггера в счетном режиме из предварительного задания к данной лабораторной работе.
9. Показать преподавателю перевод триггера в неопределенное состояние из предварительного задания к данной лабораторной работе.
Задания для вариантов 2,4,6
4. Показать преподавателю работу триггера для одного варианта сброса из предварительного задания к данной лабораторной работе.
5. Показать преподавателю работу триггера для другого варианта сброса из предварительного задания к данной лабораторной работе.
6. Показать преподавателю работу триггера для одного варианта установки из предварительного задания к данной лабораторной работе.
7. Показать преподавателю работу триггера для другого варианта установки из предварительного задания к данной лабораторной работе.
8. Показать преподавателю срабатывание триггера в счетном режиме из предварительного задания к данной лабораторной работе.
9. Показать преподавателю перевод триггера в неопределенное состояние из предварительного задания к данной лабораторной работе.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Для примера рассмотрим вариант №4.
Выполнение предварительного задания
Примечание: Подробное описание решения подобной задачи приведено в Примерах из §4.4 [Л1].
На выходах рис.3 указаны черным цветом начальные значения сигналов согласно предварительному заданию, а через стрелку – сигналы, которые устанавливаются на выходах после срабатывания триггера. На выходах рис.4,5 указаны черным цветом начальные значения сигналов согласно результату выполнения предыдущего задания, а через стрелку – сигналы, которые устанавливаются на выходах после срабатывания триггера.
1. Первым согласно заданию нужно выполнить сброс триггера при использовании одного входа сброса. Выберем сначала вход сброса CLR.
Тогда на этот вход CLR (рис.3) подаем активный сигнал 0 (здесь и на входе PRE активным сигналом является 0, так как данные входы инверсные статические).
На вход PRE обязательно должен подаваться пассивный сигнал 1, так как одновременная подача активных сигналов на входы CLR и PRE запрещена.
Вход CLR, на который сейчас уже подан активный сигнал, имеет приоритет перед входами J, CLK и К, поэтому на входы J, С и К можно сейчас подавать любые сигналы (знак «х»).
В результате под действием активного сигнала 0 на входе CLR происходит сброс триггера: на прямом выходе устанавливается сигнал 0 (в начальном состоянии согласно заданию была 1), на инверсном – 1.
2. Вторым согласно заданию нужно выполнить сброс триггера при использовании другого входа сброса. Теперь будем использовать вход сброса K.
Для этого подаем активный сигнал 1 (здесь и на входе J активным сигналом является 1, так как данные входы прямые статические) на данный вход К (рис.3).
Разберемся, какой сигнал следует подавать на вход J. Во-первых, сначала предположим, что на вход J тоже будем подавать активный сигнал 1. Тогда на входах J и К будут одновременно действовать активные сигналы 1, триггер сработает как счетный (главная особенность JK-триггеров) и переключится в другое состояние: из 1 в 0, что нам и нужно. Во-вторых, затем предположим, что на вход J будем подавать пассивный сигнал 0. Тогда под действием активного сигнала 1 на входе К произойдет сброс триггера и на его прямом выходе установится 0, что и требуется. Отсюда следует вывод: сейчас на вход J можно подавать любой сигнал «х».
Вход К является синхронным, поэтому на вход CLK требуется подать разрешающий синхросигнал (прямоугольный импульс), причем срабатывание триггера будет происходить в момент отрицательного перепада напряжения этого импульса, так как данный вход инверсный динамический.
В результате под действием активного сигнала 1 на входе К при подаче синхросигнала на вход CLK происходит сброс триггера: на прямом выходе устанавливается сигнал 0 (в начальном состоянии согласно заданию была 1), на инверсном – 1.
3. На рис.4 согласно заданию первым нужно выполнить установку триггера при использовании одного входа установки. Выберем сначала вход установки PRE.
Тогда на этот вход PRE подаем активный сигнал 0 (рис.4).
На вход CLR обязательно должен подаваться пассивный сигнал 1, так как одновременная подача активных сигналов на входы CLR и PRE запрещена.
Вход PRE, на который сейчас уже подан активный сигнал, имеет приоритет перед входами J, CLK и К, поэтому на входы J, С и К можно сейчас подавать любые сигналы (знак «х»).
В результате под действием активного сигнала 0 на входе PRE происходит установка триггера: на прямом выходе устанавливается сигнал 1 (в пунктах 1 или 2 был установлен 0), на инверсном – 0.
4. На этом же рис.4 согласно заданию вторым нужно выполнить установку триггера при использовании другого входа установки. Теперь будем использовать вход установки J.
Для этого подаем активный сигнал 1 на данный вход J (рис.4).
Разберемся, какой сигнал следует подавать на вход К. Во-первых, сначала предположим, что на вход К тоже будем подавать активный сигнал 1. Тогда на входах J и К будут одновременно действовать активные сигналы 1, триггер сработает как счетный и переключится в другое состояние: из 0 в 1, что нам и нужно. Во-вторых, затем предположим, что на вход К будем подавать пассивный сигнал 0. Тогда под действием активного сигнала 1 на входе J произойдет установка триггера и на его прямом выходе установится 1, что и требуется. Отсюда следует вывод: сейчас на вход К можно подавать любой сигнал «х».
Вход J является синхронным, поэтому на вход CLK требуется подать разрешающий синхросигнал (прямоугольный импульс), причем срабатывание триггера будет происходить в момент отрицательного перепада напряжения этого импульса, так как данный вход инверсный динамический.
В результате под действием активного сигнала 1 на входе J при подаче синхросигнала на вход CLK происходит установка триггера: на прямом выходе устанавливается сигнал 1 (ранее в пунктах 1 или 2 был 0), на инверсном – 0.
5. На рис.5 согласно заданию первым нужно показать срабатывание триггера в счетном режиме.
Для этого одновременно подаем активные сигналы 1 на входы J и К (рис.5, красным цветом). Тогда триггер сработает как счетный (главная особенность JK-триггеров) и переключится в другое состояние: из 1 (которая была установлена в пунктах 3 или 4) в 0, на инверсном – из 0 в 1.
Входы J и К являются синхронными, поэтому на вход CLK требуется подать разрешающий синхросигнал.
На входы PRE и CLR обязательно устанавливаются пассивные сигналы 1. В противном случае, так как они обладают приоритетом перед остальными входами, сигналы на входах J,K,CLK на триггер воздействовать не будут.
В результате под одновременным действием активных сигналов 1 на входах J и К при подаче синхросигнала на вход CLK происходит переключение триггера в другое состояние: из 1 в 0, на инверсном – из 0 в 1.
6. На этом же рис.5 согласно заданию вторым нужно выполнить перевод триггера в неопределенное состояние.
Для этого одновременно подаем активные сигналы 0 на входы CLR и PRE (рис.5, синим цветом). Тогда триггер (главная особенность RS-триггеров; напомним: вход R по другому может обозначаться CLR, вход S – PRE) перейдет в неопределенное состояние (при дальнейшем снятии активных сигналов со входов CLR и PRE, как мы выяснили в предыдущей работе!): на выходах установятся какие-то сигналы (но обязательно противоположные!), но где какой – заранее сказать нельзя.
Входы CLR и PRE имеют приоритет перед входами J,K,CLK, поэтому сейчас на входы J,K,CLK можно подавать любые сигналы (знак «х»).
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS112 фирмы «Texas Instruments Inc.»
3. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Выполняем настройку генератора сигналов аналогично подробно описанной в лабораторной работе №11. Для определенности вместо знаков «х» поставим 0. Если же знак «х» стоит на входе CLK, то будем сюда подавать синхросигналы, чтобы не отсоединять и снова присоединять функциональный генератор. В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.6.
5. Нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.7. Сверяем полученный результат с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.3 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 0 на вход CLR происходит сброс триггера и на его прямом выходе устанавливается 0.
6. Еще раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.8. Сверяем полученный результат с выполненным синим цветом предварительным заданием на рис.3 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 1 на вход К и синхросигнала на вход CLK происходит сброс триггера и на его прямом выходе устанавливается 0.
7. Третий раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.9. Сверяем полученный результат с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.4 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 0 на вход PRE происходит установка триггера и на его прямом выходе устанавливается 1.
8. Четвертый раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.10. Сверяем полученный результат с выполненным синим цветом предварительным заданием на рис.4 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 1 на вход J и синхросигнала на вход CLK происходит установка триггера и на его прямом выходе устанавливается 1.
9. Пятый раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.11. Сверяем полученный результат с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.5 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 1 одновременно на входы J, К и синхросигнала на вход CLK происходит переключение триггера в другое состояние: на прямом выходе триггера сигнал меняется с 1 (см. рис.10) на 0 (рис.11).
10. Последний раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.12. Сверяем полученный результат с выполненным синим цветом предварительным заданием на рис.5: при подаче активного сигнала 0 одновременно на входы CLR, PRE и синхросигнала на вход CLK состояние триггера заранее не определено и триггер может переключиться в любое состояние; в данном случае на прямом выходе триггера установился сигнал 0 (но могла бы установиться и 1).
Лабораторная работа №27
«Исследование работы D и T-триггеров»
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собрать схему (рис.1) для исследования работы D-триггера.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Развернуть панель генератора сигналов и установить настройки генератора так, как показано на рис.2.
5. Установить курсор на первую строку левой колонки генератора сигналов и нажать на клавишу Step. Записать в отчете: какой сигнал подается на вход D и что при этом происходит с триггером (какой сигнал устанавливается на основном прямом выходе).
6. Еще раз нажать на клавишу Step. Записать в отчете: какой сигнал подается на вход D и что при этом происходит с триггером.
7. Сделать вывод: соответствуют полученные результаты теории? Показать преподавателю запись в конспекте (или в учебнике), которая подтверждает ваш вывод.
8. Отключить вход С от функционального генератора. В результате на вход С триггера не будут подаваться синхросигналы.
9. Установить курсор на первую строку левой колонки генератора сигналов. Несколько раз нажать на клавишу Step. Наблюдая результаты, сделать и записать в отчете вывод. Показать записи в конспекте (или в учебнике), которые подтверждают ваш вывод.
10. Собрать схему (рис.3) для исследования работы Т-триггера.
Новых элементов в этой схеме нет.
11. Развернуть панель генератора сигналов и установить настройки генератора так, как показано на рис.4.
12. Установить курсор на первую строку левой колонки генератора сигналов и несколько раз нажать на клавишу Step. Записать в отчете: какой сигнал подается каждый раз на вход Т и что при этом происходит с триггером (что произошло с сигналом на основном прямом выходе).
13. Сделать вывод: соответствуют полученные результаты теории? Показать преподавателю запись в конспекте (или в учебнике), которая подтверждает ваш вывод.
14. Отключить вход С от функционального генератора. В результате на вход С триггера не будут подаваться синхросигналы.
15. Несколько раз нажать на клавишу Step. Наблюдая результаты, сделать и записать в отчете вывод. Показать записи в конспекте (или в учебнике), которые подтверждают ваш вывод.
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.1) для исследования работы D-триггера.
3. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Разворачиваем панель генератора сигналов и устанавливаем настройки так, как показано на рис.2.
5. Устанавливаем курсор на первую строку левой колонки генератора сигналов и нажимаем на клавишу Step. В результате получается картинка, показанная на рис.5.
Отсюда видно, что при подаче на вход D сигнала 1 и синхросигнала (прямоугольного импульса) на вход C устанавливается такой же сигнал 1 на прямом выходе триггера, на инверсном – 0. Следует иметь в виду, что триггер будет срабатывать от положительного перепада напряжения импульса на входе C, так как данный вход – прямой динамический.
6. Еще раз нажимаем на клавишу Step и получаем картинку, показанную на рис.6.
По этой картинке видно, что при подаче на вход D сигнала 0 и синхросигнала на вход C устанавливается такой же сигнал 0 на прямом выходе триггера, на инверсном – 1.
7. Вывод: полученные результаты полностью соответствуют теории, изложенной в §4.1 из [Л1].
9. Несколько раз нажимаем на клавишу Step. Видим, что сигналы на выходах триггера по сравнению с картинкой рис.6 не меняются. Отсюда делаем вывод (§4.1 из [Л1]): при отсутствии разрешающих синхросигналов на входе C триггер не срабатывает.
10. Собираем схему (рис.3) для исследования работы Т-триггера.
11. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
12. Разворачиваем панель генератора сигналов и устанавливаем настройки генератора так, как показано на рис.4.
13. Устанавливаем курсор на первую строку левой колонки генератора сигналов и несколько раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаются картинки, показанные на рис.8,9,10,11 для четырех нажатий.
По этим картинкам видно, что на вход Т каждый раз подается активный сигнал 1 (здесь активным сигналом является 1, так как вход Т – прямой статический), а на вход С – разрешающий синхросигнал от функционального генератора. При этом триггер каждый раз переключается в другое состояние, то есть меняется сигнал на прямом выходе: 1→0→1→0.
14. Вывод: полученные результаты полностью соответствуют теории, изложенной в §4.1 из [Л1].
15. Отключаем вход С от функционального генератора (как на рис.7). В результате на вход С триггера не будут подаваться синхросигналы.
16. Несколько раз нажимаем на клавишу Step. Видим, что состояние триггера не меняется. Отсюда делаем вывод (§4.1 из [Л1]): при отсутствии разрешающих синхросигналов на входе C триггер не срабатывает.
Лабораторная работа №28
«Исследование работы ИМС D-триггеров»
Предварительное задание
1. Начертить два изображения микросхемы КР1533ТМ8 (рис.1).
Данная микросхема содержит четыре D-триггера с общей синхронизацией CLK и общим асинхронным сбросом CLR.
2. Указать значения сигналов на всех входах и выходах первого рисунка этой микросхемы, если на прямых выходах должны быть установлены сигналы из табл.1. Для одной строки – карандашом, для другой – ручкой.
3. Карандашом или ручкой указать значения сигналов на всех выводах второго рисунка этой микросхемы в режиме сброса.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собрать схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS175 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ТМ8), содержащей четыре D-триггера с общей синхронизацией CLK и общим асинхронным сбросом CLR.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Показать преподавателю работу микросхемы для загрузки в триггеры сигналов, указанных в табл.1 предварительного задания к данной лабораторной работе.
5. Показать преподавателю работу микросхемы при сбросе.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Для примера рассмотрим вариант №5.
Выполнение предварительного задания
1. Первым согласно заданию на прямых выходах триггеров должны быть установлены сигналы 1100 (табл.1).
Тогда на информационные входы D4,D3,D2,D1 подаем эти сигналы 1100 (рис.3).
На вход CLR обязательно должен подаваться пассивный сигнал 1, так как в противном случае произойдет сброс всех триггеров и нужные сигналы на выходах не установятся.
Теперь подаем синхросигнал на вход CLK от импульсного выхода генератора сигналов и срабатывают все триггеры (срабатывать они будут от положительного перепада напряжения импульса, так как вход CLK – прямой динамический).
В результате на прямых выходах триггеров Q4,Q3,Q2,Q1 устанавливаются те же сигналы 1100, которые мы подавали на входы D4,D3,D2,D1. На инверсных выходах Q4», Q3», Q2», Q1» – те же сигналы, но в инверсном виде: 0011.
2. Вторым согласно заданию на прямых выходах триггеров должны быть установлены сигналы 0001 (табл.1).
Тогда на информационные входы D4,D3,D2,D1 подаем эти сигналы 0001 (рис.3).
На вход CLR обязательно должен подаваться пассивный сигнал 1, так как в противном случае произойдет сброс всех триггеров и нужные сигналы на выходах не установятся.
Теперь подаем синхросигнал на вход CLK от импульсного выхода генератора сигналов и срабатывают все триггеры.
В результате на прямых выходах триггеров Q4,Q3,Q2,Q1 устанавливаются те же сигналы 0001, которые мы подавали на входы D4,D3,D2,D1. На инверсных выходах Q4», Q3», Q2», Q1» – те же сигналы, но в инверсном виде: 1100.
3. На рис.4 согласно заданию нужно выполнить сброс триггера.
Для этого подаем активный сигнал 0 на вход CLR.
На все остальные входы можно подавать любые сигналы (знак «х»), так как вход CLR все равно имеет перед ними приоритет.
В результате происходит сброс, и на прямых выходах всех триггеров устанавливаются 0 (на инверсных – 1).
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS112 фирмы «Texas Instruments Inc.»
3. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
3. Выполняем настройку генератора сигналов аналогично подробно описанной в лабораторной работе №11. Для определенности вместо знаков «х» на входах D4,D3,D2,D1 из рис.4 поставим сигналы первой строки из табл.1: 1100. В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.5.
4. Нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.6. Сверяем полученный результат с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.3 и видим полное совпадение.
5. Еще раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.7. Сверяем полученный результат с выполненным синим цветом предварительным заданием на рис.3 и снова видим полное совпадение.
6. Третий раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.8. Сверяем полученный результат с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.4 и видим: действительно, при подаче активного сигнала 0 на вход CLR происходит сброс и на прямых выходах всех триггеров устанавливаются 0, причем независимо от значений сигналов на других входах (сейчас на входах D4,D3,D2,D1 – сигналы 1100, на вход CLK поступает синхросигнал от импульсного выхода генератора сигналов). Любой может при необходимости убедиться, что на вход CLK можно было подавать и 0, и 1, но для этого нужно немного изменить схему: вход CLK подключить не к импульсному выходу генератора сигналов, а к любому другому.
