Счетчики

Цель работы: изучить принципы организации функционирования двоичных счетчиков и принципы использования интегральных микросхем многоразрядных счётчиков.

Рис. 6.1. Суммирующие (а,в) и вычитающие (б) счетчики с последовательным переносом

Рис. 6.2. Реверсивный счетчик К155ИЕ7

Выполняемые микросхемой К155ИЕ7 микрооперации сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Управляющий сигнал	Выполняемая микрооперация
y1	CT:=CT+1
y2	CT:=CT-1
y3	CT:=0
y4	CT:=D

Рис. 6.3. Пересчётные схемы на основе микросхем счетчиков: а- с использованием входа сброса в нуль счетчика; б,в- с использованием входов параллельного приема информации в счетчик

Порядок выполнения работы

Если работа выполняется на компьютере, то в качестве К155ИЕ7 можно использовать модель любого счётчика с аналогичными функциями или исключить из задания те функции, которые не реализуются непосредственно на выбранном счётчике.

1. Собрать трехразрядные счетчики с последовательным переносом на JK- триггерах и D- триггерах с динамическим управлением (см. рис. 6.1). Построить временные диаграммы и проверить функционирование. Сигнал X_сч берётся с кнопок Кн1, Кн2.

2. Собрать четырехразрядный счетчик на микросхеме К155ИЕ5, построить временные диаграммы и проверить функционирование.

3. Исследовать функционирование счетчика К155ИЕ7, формируя сигналы на счетных входах с кнопок Кн1, Кн2, а остальные сигналы- с помощью тумблеров. Построить временные диаграммы работы счетчика с учетом номера бригады и информации, представленной в табл. 6.1 и 6.2.

Реализуемые микрооперации представлены в табл. 6.2 с учётом их порядка выполнения во времени.

4. Разработать три варианта пересчетных схем, исрпользуя в качестве N число, заданное в табл. 6.2 кодом данных D[3/0]. Построить временные диаграммы их функционирования. Собрать одну из схем на стенде и проверить её функционирование.

Таблица 6.2

Вариант	D [3/0]	Микрооперация
1	0011	Y4, Y2, Y2, Y2, Y2, Y1, Y1, Y1, Y3, Y4
2	1100	Y4, Y2, Y1, Y1,Yy1, Y2, Y1, Y1, Y3, Y4
3	0101	Y4, Y1, Y1, Y1,Y1, Y2,Y2, y2,Y1, Y3,Y4
4	0110	Y4, Y1, Y1, Y1,Y2, Y2,Y2, y1,Y3, Y4,Y1
5	0111	Y4, Y1, Y1, Y2,Y1, Y1,Y1, y2,Y3, Y4,Y1
6	1010	Y4, Y2, Y1, Y1, Y1, Y1, Y2, Y3, Y4, Y2
7	1001	Y4, Y2, Y2, Y2, Y4, Y3, Y2, Y1, Y1
8	1010	Y4, Y2, Y2, Y2, Y3, Y2, Y1, Y1, Y4

5. Подавая на суммирующий вход микросхем К155ИЕ5 и К155ИЕ7 импульсы с генератора, измерить осциллографом задержку в прохождении информации. Наблюдать функционирование пересчётных схем с помощью осциллографа при частоте входного сигнала F.

6. разработать распределитель импульсов, используя на выходах трёхразрядного счётчика дешифратор на 8 выходов. Собрать, испытать схему и построить временные диаграммы работы.

Контрольные вопросы

1. Какие микрооперации реализуют микросхемы счётчиков К155ИЕ5 и К155ИЕ7?

2. Чем отличается суммирующий счётчик от вычитающего?

3. Каково назначение пересчётных схем?

Лабораторная работа №7

СУММАТОРЫ

Цель работы: изучить принципы функционирования комбинационных сумматоров и принципы реализации на их основе накапливающего сумматора.

Рис. 7.1. Условное графическое обозначение комбинационного четырехразрядного сумматора К155ИМ3

Рис. 7.2. Принципиальная (а) и функциональная (б) схемы стенда

Порядок выполнения работы

Если работа выполняется на компьютере, то в качестве сумматора можно использовать модель микросхемы арифметико-логического устройства в необходимом режиме работы.

1. Исследовать поведение комбинационного сумматора К155ИМ3, по входам B которого информация поступает с тумблеров, а по входам A- с регистра.

1.1. Выполнить суммирование положительных чисел, заданных табл. 7.1.Разработать и собрать две схемы суммирования, отличающиеся способами записи информации в регистр: параллельное занесение и с использованием сдвига. В каждой схеме свободные входы необходимо соответствующим образом задействовать, подав на них константы: OV1.

Построить временные диаграммы для сигналов синхронизации и информационных сигналов на всех входах и выходах сумматора и регистра. Исходное состояние регистра задать произвольно.

Таблица 7.1

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
Операция	3+5	2+7	3+6	2+10	5+6	3+9	4+7	5+7

1.2. Выполнить суммирование чисел, заданных в табл. 7.2, используя параллельный прием информации в регистр. При этом для отрицательного числа сформировать его обратный код, для получения дополнительного кода, а при суммировании на вход переноса сумматора подать единицу, т.е. необходимо реализовать микрооперацию:SM:=A+B+1 . Старший разряд сумматора - знаковый.

Таблица 7.2

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
Операция	2+(-7)	3+(-6)	-5+6	-3+5	2+(-5)	-3+6	7+(-3)	-5+7

1.3. Выполнить суммирование разумным образом подобранных чисел, которое вызывает переполнение (положительное и отрицательное). Проанализировать результат и сформулировать возможные способы выявления переполнения.

1.4. Синтезировать комбинационную схему выявления переполнения, которая учитывает знаки исходных чисел и знак результата. Проверить её функционирование с помощью стенда.

1.5. Оценить быстродействие сумматора, измерив задержку в прохождении сигнала переполнения и задержку формирования суммы. Предложить схему эксперимента.

2. Синтезировать и смакетировать накапливающий сумматор, реализующий заданные микрооперации:

Упр. сигнал Микрооперация

Y1 Y2 Y3

1 0 0 RG:=RG+B

0 1 0 RG:=RS(RG,1); RG[3]:=0

0 0 1 RG:=RG+B+1

Выполнить суммирование чисел, заданных табл. 7.3. Обратные коды чисел формируются с тумблеров. Определить требуемую последовательность выполнения микроопераций и построить временные диаграммы управляющих, синхронизирующих и информационных сигнлов. Информационные сигналы B[3/0], SM[3/0], RG[3/0] (рис. 7.3) можно изобразить групповым методом.

Таблица 7.3

Вар.	1	2	3	4	5	6	7	8
Опер.	3+5-6	2-7+5	3-6+4	4-7+5	3+6-5	5+2-7	2-6+3	3+2-4

Контрольные вопросы.

1. Чем отличаются комбинационный и накапливающий сумматоры?

2. С какой целью может быть использован вход переноса младшего разряда многоразрядного сумматора?

3. Как построить на основе сумматора и регистра суммирующий или вычитающий счетчик?