Автор книги: М. Нсанов
Жанр: Прочая образовательная литература, Наука и Образование
Возрастные ограничения: +12
сообщить о неприемлемом содержимом
Текущая страница: 9 (всего у книги 10 страниц)
Лабораторная работа №33
«Исследование работы ИМС декадного счетчика
в динамическом режиме»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть пример 4 из §4.12 [Л1].
С помощью временной диаграммы показать полный цикл работы микросхемы счетчика КР1533ИЕ6 в режиме счета, указанном в табл.1, если предварительно в счетчик было записан код числа, указанного в табл.1 для лабораторной работы №32.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собрать схему (рис.1) для исследования работы микросхемы SN74ALS192 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ6) в динамическом режиме.
Примечания:
– Здесь показана схема при использовании входа DOWN для счета импульсов в режиме вычитания. В этом случае для обеспечения постоянного уровня логической 1 на неиспользуемом входе UP указанный вход подключен к источнику питания микросхемы UCC. Если требуется суммирование импульсов, то схему следует изменить.
– В изображении микросхемы допущены ошибки: входы UP и DOWN прямые динамические, а не показанные прямые статические.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Развернуть панель логического анализатора Logic Analyzer и при нажатии на клавишу Set установить в появившемся окне частоту 2 кГц (частота следования импульсов внутреннего источника синхросигналов). Остальные настройки не трогать!.
5. Показать преподавателю полный цикл работы счетчика в режиме счета, указанном в табл.1, если предварительно в счетчик было записан код числа, указанного в табл.1 для лабораторной работы №32.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Для примера продолжаем рассматривать вариант №2.
Выполнение предварительного задания
Примечание: подробное описание решения подобной задачи приведено в Примере 4 из §4.12 [Л1].
Строим (рис.2) временную диаграмму полного цикла работы микросхемы счетчика КР1533ИЕ13 в режиме вычитания, если предварительно в счетчик было записан код цифры 6→0110.
Здесь в первом такте показана предустановка на выходах QD, QC, QB, QA заданного кода цифры 6→0110.
Так как данный счетчик декадный с коэффициентом счета N = 10, то для описания полного цикла счетчика нам потребуется 10 импульсов.
Каждый поступающий на счетный вход CLK импульс будет уменьшать число в счетчике на 1 (5,4,3,2,1), достигая нуля (в данном случае 6-й импульс) в конце счета (на выходах QD, QC, QB, QA → 0000). Следующий 7-й импульс ставит счетчик на максимум (код цифры 9→1001), а затем опять идет вычитание (8,7). Последний 10-й импульс возвращает счетчик в начальное состояние (на выходах QD, QC, QB, QA → снова код цифры 6→0110).
В данном случае окончание счета (на выходах QD, QC, QB, QA при суммировании формируется код цифры 0→0000) достигается при подаче на вход CLK 6-го импульса, тогда на выходе ВO устанавливается активный сигнал 0, причем формирование активного сигнала 0 на выходе ВO происходит от заднего фронта 6-го импульса. Передний фронт следующего 7-го импульса возвращает на выходе ВО пассивный уровень 1.
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.1) для исследования работы микросхемы SN74ALS191 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ13) в динамическом режиме.
3. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Выполняем настройку генератора сигналов.
В первом такте выполняем предустановку кода заданной1 цифры 6→0110. Какие сигналы в этом случае должны подаваться на входы счетчика – определено в пункте 1 «Выполнения предварительного задания» лабораторной работы №32 красным цветом на рис.3.
Далее переходим к режиму вычитания. Сигналы, которые должны подаваться на входы счетчика в режиме счета при вычитании импульсов, также были определены в пункте 2 «Выполнения предварительного задания» лабораторной работы №32 синим цветом на рис.3 в лабораторной работе №32.
Для определенности вместо знаков «х» на входах поставим везде сигналы 1 (на входе CLK оставим прямоугольный импульс от функционального генератора, чтобы не менять схему).
В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.3.
5. Выполняем настройку логического анализатора.
Разворачиваем панель, нажимаем на клавишу Set и устанавливаем в появившемся окне частоту 2 кГц (частота следования импульсов внутреннего источника синхросигналов).
6. Нажимаем на клавишу Burst. В результате на экране логического анализатора получаем картинку, показанную на рис.4. Сверяем полученный результат с временной диаграммой (рис.2) и видим полное совпадение.
Примечание: выделения и поясняющие надписи выполнены автором.
Лабораторная работа №34
«Исследование работы ИМС двоичного счетчика
в статическом режиме»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть примеры 1—3 из §4.12 [Л1].
1. Начертить два рисунка микросхемы двоичного счетчика КР1533ИЕ13 (рис.1).
4-разрядный двоичный реверсивный счетчик. Назначение выводов:
ABCD – информационные входы для предварительной загрузки в счетчик кода числа, с которого начнется счет.
LOAD – вход разрешения предварительной загрузки. При подаче на этот вход активного сигнала входы CLK, CTEN и U′/D блокируются.
CLK – счетный вход. На этот вход подаются импульсы, причем срабатывать счетчик будет от переднего фронта (так как данный вход – прямой динамический) этих импульсов – смотрите §4.7 из [Л1].
CTEN – разрешение счета импульсов.
U′/D (UP – вверх, DOWN – вниз) – вход выбора направления счета: при U′/D = 0 счетчик работает в режиме суммирования, при U′/D = 1 счетчик переходит в режим вычитания.
QA, QB, QC, QD – выходы, где формируется результат счета в виде двоичного кода.
RCO (выход наращивания счета) и MAX/MIN (выход переноса) – выходы сигнализации окончания счета. Здесь формируются активные сигналы при достижении конца счета: максимума (на выходах 1111 → код числа 15) при суммировании или минимума (на выходах 0000 → код цифры 0) при вычитании. Последний импульс цикла на входе CLK переключает выход RCO на активный уровень 0 (здесь активным сигналом является 0, так как данный выход – инверсный) своим задним фронтом, а выход MAX/MIN – на активный уровень 1 (здесь активным сигналом является 1, так как данный выход – прямой) своим передним фронтом. Следующий импульс возвращает эти выходы в пассивное состояние
2. Указать карандашом значения сигналов на всех входах и выходах первого рисунка микросхемы счетчика для предварительной загрузки в счетчик кода числа, указанного в табл.1.
Для вариантов 1,3,5
3. Указать ручкой значения сигналов на всех входах и выходах первого рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при суммировании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
4. Указать карандашом значения сигналов на всех входах и выходах второго рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при вычитании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
5. Указать ручкой значения сигналов на всех входах и выходах второго рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при вычитании следующего импульса.
Для вариантов 2,4,6
3. Указать ручкой значения сигналов на всех входах и выходах первого рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при вычитании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
4. Указать карандашом значения сигналов на всех входах и выходах второго рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при суммировании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
5. Указать ручкой значения сигналов на всех входах и выходах второго рисунка микросхемы счетчика в режиме счета при суммировании следующего импульса.
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 SN74ALS191 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ13), содержащей 4-разрядный реверсивный двоичный счетчик, в статическом режиме.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Показать преподавателю работу счетчика для предварительной загрузки в счетчик кода числа, указанного в предварительном задании к данной лабораторной работе.
Для вариантов 1,3,5
5. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при суммировании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
6. Снова выполнить предварительную загрузку в счетчик кода числа, указанного в предварительном задании к данной лабораторной работе.
7. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при вычитании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
8. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при вычитании следующего импульса.
Для вариантов 2,4,6
5. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при вычитании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
6. Снова выполнить предварительную загрузку в счетчик кода числа, указанного в предварительном задании к данной лабораторной работе.
7. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при суммировании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код из пункта 2.
8. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета при суммировании следующего импульса.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Для примера рассмотрим вариант №3.
Выполнение предварительного задания
1. Первым согласно заданию следует выполнить предустановку в счетчике кода числа 12→1100 (табл.1).
Тогда заданный код 1100 подаем на информационные входы DCBA (рис.3).
Одновременно на вход LOAD подаем активный сигнал 0 (здесь активным сигналом является 0, так как данный вход – инверсный статический), разрешающий предварительную загрузку.
Вход LOAD имеет приоритет перед входами CLK, CTEN и U′/D, поэтому сейчас на указанные входы можно подавать любые сигналы (знак «х»).
В результате на выходах QD, QC, QB, QA устанавливается код числа 12→1100, который подали на входы DCBA.
Код числа 12→1100 не является концом счета ни в режиме суммирования (код числа 15→1111), ни в режиме вычитания (код цифры 0→0000), поэтому на выходах RCO и MAX/MIN устанавливаются пассивные сигналы: 1 на выходе RCO (он инверсный) и 0 на выходе MAX/MIN (он прямой).
2. На этом же рис.3 рассмотрим режим счета при суммировании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код числа 12→1100.
На входе LOAD установим пассивный сигнал 1, иначе счета не будет.
Этот сигнал не разрешает предварительную загрузку со входов DCBA, поэтому сейчас сюда можно подавать любые сигналы (знак «х»).
На входе CTEN устанавливаем активный сигнал 0 (здесь активным сигналом является 0, так как данный вход – инверсный статический), который разрешает счет импульсов.
На вход U′/D подаем сигнал 0, который переключает счетчик в режим суммирования.
Теперь подаем импульс на вход CLK от импульсного выхода генератора сигналов, и счетчик срабатывает (срабатывать он будет от положительного перепада напряжения импульса, так как вход CLK – прямой динамический).
В результате происходит суммирование: 12 (предварительно установленное) +1 (поступивший на вход CLK импульс), и на выходах QD, QC, QB, QA формируется код числа 13→1101. Этот код не является концом счета ни в режиме суммирования (код числа 15→1111), ни в режиме вычитания (код цифры 0→0000), поэтому на выходах RCO и MAX/MIN устанавливаются пассивные сигналы: 1 на выходе RCO (он инверсный) и 0 на выходе MAX/MIN (он прямой).
3. На рис.4 согласно заданию первым нужно рассмотреть режим счета при вычитании одного импульса, если предварительно в счетчик был загружен код числа 12→1100.
На входе LOAD установим пассивный сигнал 1, иначе счета не будет.
Этот сигнал не разрешает предварительную загрузку со входов DCBA, поэтому сейчас сюда можно подавать любые сигналы (знак «х»).
На входе CTEN устанавливаем активный сигнал 0, который разрешает счет импульсов.
На вход U′/D подаем сигнал 1, который переключает счетчик в режим вычитания.
Теперь подаем импульс на вход CLK от импульсного выхода генератора сигналов, и счетчик срабатывает.
В результате происходит вычитание: 12 (предварительно установленное) – 1 (поступивший на вход CLK импульс), и на выходах QD, QC, QB, QA формируется код числа 11→1011. Этот код не является концом счета ни в режиме суммирования (код числа 15→1111), ни в режиме вычитания (код цифры 0→0000), поэтому на выходах RCO и MAX/MIN устанавливаются пассивные сигналы: 1 на выходе RCO и 0 на выходе MAX/MIN.
4. На этом же рис.4 следует показать режим счета при вычитании следующего импульса.
На входах LOAD, DCBA, CTEN, U′/D устанавливаем такие же сигналы.
Теперь подаем импульс на вход CLK от импульсного выхода генератора сигналов, и счетчик срабатывает.
В результате происходит вычитание: 11 (предварительно установленное) – 1 (поступивший на вход CLK импульс), и на выходах QD, QC, QB, QA формируется код числа 10→1010. Этот код не является концом счета ни в режиме суммирования (код числа 15→1111), ни в режиме вычитания (код цифры 0→0000), поэтому на выходах RCO и MAX/MIN устанавливаются пассивные сигналы: 1 на выходе RCO и 0 на выходе MAX/MIN.
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 SN74ALS191 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ13) в статическом режиме.
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» на входах поставим везде сигналы 1 (на входе CLK оставим прямоугольный импульс от функционального генератора, чтобы не менять схему). В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.5.
5. 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. На выходах QD, QC, QB, QA действительно устанавливается код 1100, который подается на входы DCBA.
6. 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. На выходах действительно формируется результат суммирования одного импульса: код 1101.
7. Третий раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.8 (она повторяет результат пункта 5 на рис.6).
8. Четвертый 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 полное совпадение. На выходах действительно формируется результат вычитания одного импульса: код 1011.
9. И последний 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 в очередной раз видим полное совпадение. Счетчик действительно формирует на выходах результат еще оного вычитания – код 1010.
Лабораторная работа №35
«Исследование работы ИМС двоичного счетчика
в динамическом режиме»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть пример 4 из §4.12 [Л1].
С помощью временной диаграммы показать полный цикл работы микросхемы счетчика КР1533ИЕ13 в режиме счета, указанном в табл.1, если предварительно в счетчик было записан код числа, указанного в табл.1 для лабораторной работы №32.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собрать схему (рис.1) для исследования работы микросхемы SN74ALS191 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ13) в динамическом режиме.
3. Развернуть панель функционального генератора и установить настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Развернуть панель логического анализатора Logic Analyzer и при нажатии на клавишу Set установить в появившемся окне частоту 2 кГц (частота следования импульсов внутреннего источника синхросигналов)..
5. Показать преподавателю полный цикл работы счетчика в режиме счета, указанном в табл.1, если предварительно в счетчик было записан код числа, указанного в табл.1 для лабораторной работы №34.
Полный цикл 4-разрядного двоичного счетчика N = 2n = 24 = 16, поэтому вся временная диаграмма на экране логического анализатора не поместится. Следовательно, дальнейшие действия вы будете вынуждены выполнять в следующем порядке:
5.1. Выполнить предварительную загрузку в счетчик кода числа, указанного в табл.1 для лабораторной работы №34.
5.2. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета, указанном в табл.1, при подаче на счетный вход 8 импульсов (половину импульсов полного цикла). Записать в отчет код, который установится на выходах в конце счета.
5.3. Выполнить предварительную загрузку в счетчик кода числа, установленного в конце на выходах в предыдущем пункте.
5.4. Показать преподавателю работу счетчика в режиме счета, указанном в табл.1, при подаче на счетный вход еще 8 импульсов.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Для примера продолжаем рассматривать вариант №3.
Выполнение предварительного задания
Примечание: подробное описание решения подобной задачи приведено в Примере 4 из §4.12 [Л1].
Строим (рис.2) временную диаграмму полного цикла работы микросхемы счетчика КР1533ИЕ13 в режиме суммирования, если предварительно в счетчик была выполнена предустановка кода числа 12→1100.
Здесь в первом такте показана предустановка на выходах QD, QC, QB, QA заданного кода числа 12→1100.
Так как данный счетчик – 4-разрядный двоичный с коэффициентом счета N = 24 = 16, то для описания полного цикла счетчика нам потребуется 16 импульсов.
Каждый поступающий на счетный вход CLK импульс будет увеличивать число в счетчике на 1 (13,14), достигая максимального числа 15 (в данном случае 3-й импульс) в конце счета (на выходах QD, QC, QB, QA → 1111). Следующий 4-й импульс возвращает счетчик в 0 (код цифры 0→0000), а затем опять идет суммирование (1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11). Последний 16-й импульс возвращает счетчик в начальное состояние (на выходах QD, QC, QB, QA → снова код числа 12→1100).
В данном случае окончание счета (на выходах QD, QC, QB, QA при суммировании формируется код числа 15→1111) достигается при подаче на вход CLK 3-го импульса, тогда на выходах RCO и MAX/MIN устанавливаются активные сигналы, причем формирование активного сигнала 0 на выходе RCO происходит от заднего фронта 3-го отрицательного импульса, а формирование активного сигнала 1 на выходе MAX/MIN – от переднего фронта этого импульса.
Отметим, что после подачи 8-го импульса (половина цикла) на выходах QD, QC, QB, QA устанавливается код 0100 (показан зеленым цветом). Последний 16-й импульс цикла возвращает счетчик в начальное состояние (код 1100 на выходах QD, QC, QB, QA).
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.1) для исследования работы микросхемы SN74ALS191 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ИЕ13) в динамическом режиме.
3. Разворачиваем панель функционального генератора и устанавливаем настройки так, как указано в ЛР 25.
4. Выполняем настройку генератора сигналов для получения первой половины временной диаграммы на экране логического анализатора при подаче на вход первых 8 импульсов.
Генератор настраиваем аналогично подробно описанной в лабораторной работе №11. Для определенности вместо знаков «х» на входах поставим везде сигналы 1 (на входе CLK оставим прямоугольный импульс от функционального генератора, чтобы не менять схему). Напомним: сигналы, которые должны подаваться на входы счетчика для предустановки заданного кода 1100 были определены в лабораторной работе №32 (красным цветом на рис.3); сигналы, которые должны подаваться на входы счетчика в режиме счета при суммировании импульсов, также были определены в лабораторной работе №32 (синим цветом на рис.3). В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.3.
5. Выполняем настройку логического анализатора.
Разворачиваем панель, нажимаем на клавишу Set и устанавливаем в появившемся окне частоту 2 кГц (частота следования импульсов внутреннего источника синхросигналов).
6. Нажимаем на клавишу Burst. В результате на экране логического анализатора получаем картинку, показанную на рис.4. Сверяем полученный результат с первой половиной временной диаграммы (рис.2) и видим полное совпадение. Отмечаем, что после 8-го импульса на выходах QD, QC, QB, QA установился код 0100.
7. Выполняем настройку генератора сигналов для получения второй половины временной диаграммы на экране логического анализатора при подаче на вход следующих 8 импульсов.
Сначала нужно выполнить предустановку кода 0100, который установился после 8 импульсов, а затем выполнять суммирование следующих импульсов. В результате генератор сигналов примет вид, показанный на рис.5.
8. Нажимаем на клавишу Burst. В результате на экране логического анализатора получаем картинку, показанную на рис.6. Сверяем полученный результат со второй половиной временной диаграммы (рис.2) и видим полное совпадение. Отмечаем, что после 16-го импульса счетчик возвращается в исходное состояние и на выходах QD, QC, QB, QA устанавливается код 1100.
