Лабораторная работа №17.

Тема: «Ознакомление с работой счетчиков на микросхемах».

Цель: Научиться подключать микросхемы счетчиков, исследовать работу этих схем.

Приборы и оборудование: персональный компьютер и программа EWB 5.12.

Выпускается несколько десятков типов микросхем самых разнообразных счетчиков как в серии ТТЛ, так и в серии КМОП. В качестве примера составим схемы моделей для некоторых из них.

В программе EWB выберем микросхему ТТЛ 7493. Согласно таблице состояний счетчика, полученной из предметной помощи программы (см. рис.14), он четырехразрядный (по числу двоичных разрядов), считающий в двоичном коде от 0 до 15 (М=16).

7493 (4-bit Binary Counter) The 7493 counts from 0 to 15 in binary.
Reset in		Output
RO1	RO2	Qd	Qc	Qb	Qa
1	1	0	0	0	0
0	X	Count
X	0	Count

Рис.1. Таблица истинности счетчика МС 7493.

Микросхема состоит из четырех триггеров, внутренне связанных между собой так, что образуются два счетчика- делителя: один на два и другой – на восемь. Все триггеры имеют общий сброс (верхняя строка состояний в приведенной таблице), который осуществляется подачей высокого уровня на выводы RO1 (ножка 2 микросхемы) и RO2 (ножка 3). В нормальном режиме работы хотя бы на один из этих входов должно подаваться напряжение низкого уровня; в этой таблице не показано, но счетный режим будет и при RO1=RO2=0. Поскольку первый триггер не связан с тремя другими, то возможны различные варианты применения микросхемы. Соберем стандартный синхронный суммирующий счетчик с М=16. Для этого надо подать стандартное питание, соединить между собой синхронизирующие выводы QA и СКВ и подать счетные импульсы на вход СКА, соответственно, индикация проводится на выходах QA…QD (см. рис.2). Напоминаем, что буквами NC (Not Connection) обозначены холостые выводы микросхемы. В качестве источника постоянного напряжения к входу VCC, здесь и далее применительно к микросхемам, будет использоваться источник с напряжением 5В, последовательно с которым включен резистор 1кОм (так называемый Pull-Up Resistor - дословно – вытягивающий, а по смыслу – балластный резистор). Величина напряжения источника и сопротивление резистора могут быть установлены другим путем редактирования в окне свойств.

Рис.2.Синхронный четырехразрядный счетчик на микросхеме 7493(EWB).

Рис.3. Временные диаграммы работы МС 7493.

Нетрудно видеть, что приведенные графики (рис.3) совпадают с полученными ранее для подобного же счетчика, но собранного из отдельных компонентов.

Т еперь познакомимся с более универсальным, а значит и более сложным интегральным счетчиком 74192. Выберем его из библиотеки моделей компонентов программы EWB и изучим таблицу его состояний (см. рис.4).

Рис.4. Таблица состояний МС 74192

Это синхронный (Sync) реверсивный (Up/Down) двоично-десятичный (BCD) счетчик (Counter), имеющий вход сброса (Clear) и отдельные входы для счета импульсов в прямом (Up) и обратном (Down) направлениях. В режиме счета на вход загрузки данных (LOAD) подается напряжение высокого, а вход сброса CLEAR - низкого уровня (см. две нижние строки в таблице на рис.4). Значение, хранящееся в счетчике, увеличивается на 1 при приходе фронте импульса (POS) для счета в прямом направлении (Count Up) и уменьшается на 1 соответственно при обратном счете (Count Down). В этих случаях на один из входов должно подаваться напряжение высокого уровня.

При программировании счетчика необходимые данные в двоично-десятичном коде подаются на входы A…D при кратковременной подаче низкого уровня напряжения на вход (LOAD). Собрав соответствующую схему (см. рис.5), предусмотрим в ней возможности указанных режимов работы за счет программирования установкой ключей: C - очистка, U - направление счета, Т – тактовые импульсы, L - загрузка.

Программирование будем проводить по таблице:

№	Режим счетчика	Установки ключей
		С	U	T	L
1	Очистка	1	X	X	X
2	Загрузка	0	X	X	0
3	Обратный счет	0	UP	DOWN	1
4	Прямой счет	0	DOWN	UP	1

Рис.5. Синхронный реверсивный программируемый четырехразрядный счетчик на микросхеме 74192 (EWB).

Рис.6. Временные диаграммы работы счетчика на микросхеме 74192.

Работа счетчика в соответствии с этой таблицей показана на рис.6. На графиках видно, что сначала произошла очистка счетчика. Затем загрузка 0111 от генератора слов. На этом такте ключ L должен находиться в нижнем положении и тогда 0 «придет» к нему от генератора слов. Далее происходит обратный отсчет до 0001, и затем прямой счет до 1001. На двух нижних графиках показаны сигналы, снимаемые с выходов CO и BO, которые могут использоваться при каскадировании счетчиков. Это выходы переноса переполнения при прямом счете и заёма – при обратном.

Порядок выполнения работы.

1. Собрать схему рис.1 и исследовать режимы работы микросхемы 7493.

2. Собрать схему рис.5 и исследовать режимы работы микросхемы 74192.

Контрольные вопросы.

1. Что такое счетчик, какого типа они бывают?

2. Определите назначение входов микросхемы 7493 и опишите порядок работы счетчика.

3. Определите назначение входов микросхемы 74192 и опишите порядок работы счетчика.

Содержание отчета.

1. Схема рис.1 и временные диаграммы работы схемы.

2. Схема рис.5 и временные диаграммы работы схемы.

3. Ответы на контрольные вопросы.