Навчальні завдання і методичні вказівки до їх виконання

Завдання 1. (для парних варіантів) Запустити лабораторний комплекс Labworksі середовище MS10 (клікнувши мишкою на команді Експеримент меню комплекса Labworks). Відкрити файл 34.6.ms10, розташований в каталозі CircuitDesignSuite10.0 середовища MS10, або зібрати на робочому полі середовища MS10 схему для випробування синхронного двійкового лічильника (рис. 14.5) і встановити в діалогових вікнах компонентів їх параметри або режими роботи. Скопіювати схему на сторінку звіту.

В бібліотеці програмного середовища MS10 розташовуються 4-, 8- і 12- розрядні лічильники різних типів. Серед них: лічильники асинхронні (SN7493, SN74393), синхронні (74NC161, SN74163), реверсивні (SN74191), двійково-десяткові (SN7493, SN74160) і ін.

В схему (рис. 14.5) включений синхронний двійковий 4-розрядний лічильник 74НС161, до входу якогопідключене джерело тактових імпульсів Е1, а до виходів QA,QB,QCіQD– шістнадцятковий 7-сегментний індикатор DCD_HEXі дешифратор DC 4х10. Вихід дешифратора з’єднаний з входамилогічного аналізатораXLA1.

До входів А, В, С і D лічильника СТ підключене джерело постійної напруги VCC, перемикачі 1, …, 4 для формування вхідних двійкових кодів і ключ Spaceдля зміни режиму роботи лічильника. В синхронному лічильнику задані за допомогою ключів рівні сигналів подаються на входи всіх тригерів, як і тактові імпульси, які подаються на рахункові входи всіх розрядів лічильника.

При замкнутому ключі Space число поданих від генератора Е1 на вхід лічильника імпульсів засвічується на індикаторі DCD_HEX в десятковому коді. Від 0 до 15, після чого лічильник обнуляєтьсяі знову починається відлік. При цьому на одному із виходів дешифратора DC формується сигнал низького рівня (логічний 0), номер якого відповідає коду вхідного числа: від 0000 до 1001 (9₁₀).

При розімкнутому ключі Space сформоване за допомогою перемикача на вході лічильника 4- розрядне двійкове число засвічується на індикаторі в десятковому коді, а на екрані аналізатора на одному із виходів, відповідному вхідному коду лічильника, формується логічний 0.

Замкнути ключ Space, запустити програму моделювання сумуючого лічильника і спостерігати за показниками індикатора. Впевнитися, що на екрані аналізатора XLA1 логічні нулі перестають формуватися після приходу 11-го тактового імпульсу і з’являються знову тільки з приходом 17-го імпульса (рис. 14.6 ,а).

Розімкнути ключ Space. Встановити в діалоговому вікні аналізатора XLA1 напруга V= 5 В, частоту таймера f_a = 2 кГц, число імпульсів, припадаючих на одне ділення, Clock/div = 60. (При такому режимі промені повільно переміщуються на екрані аналізатора). За допомогою активних клавіш 1, 2, 3 і 4 клавіатури сформувати довільні (або за вказівкою викладача) двійкові вхідні числа (коди), наприклад 1001, 0011, 0000, 1110 і подавати їх на входи D, C, Bі А лічильника. Впевнитися, що при подачі числа 1110₂ (14₁₀) ні на одному виході дешифратора 4х10 не сформувався низький рівень сигналу (рис. 14.6, б).

Скопіювати на сторінку звіту результати моделювання синхронного сумуючого лічильника.

Завдання 2. (для непарних варіантів). Відкрити файл 34.8ms10, розташований в каталозі CircuitDesignSuite 10.0 середовища MS10, або зібрати на робочому полі середовищаMS10 схему для випробування реверсивного двійковоголічильника (рис. 14.7) і встановити і діалогових вікнах компонентів їх параметри або режими роботи. Скопіювати схему на сторінку звіту.

В схемі реверсивного двійкового лічильника (рис. 14.5) за допомогою груп ключів А і В здійснюється замикання або розмикання виходів високого або низького рівня попереднього тригера з входами або _{тригера наступного розряда, причому при замкнутих ключах А і розімкнутих В (режим додавання) з кожним тактовим імпульсом збільшується результат рахунку, а при замкнутих ключах В і розімкнутих А (режим віднімання) – результат рахунку зменшується.}

Встановити в діалоговому вікні аналізатора XLA1 напруга V = 5 В, частоту таймера f_a = 2 кГц, число імпульсів, припадаючих на одне ділення, Clock/div= 60. Розімкнути ключі В і замкнути ключі А. Запустити програму моделювання лічильника. При висвічуванні числа 15 на 7-сегментному індикаторі клікнути мишкою на кнопці Stop (зупинення моделювання) і скопіювати вікно аналізатору з результатами моделювання на сторінку звіту (див. верхню частину рис. 14.8).

РозімкнутиключіА і замкнути ключі В. Клацнути мишкою на кнопці Stop(продовження моделювання), зупинити моделювання при висвічуванні числа 0 на індикаторі і скопіювати вікно аналізатору з результатами моделювання в звіт (див. нижню частину рис. 14.8).

Завдання 3. Відкрити файл 34.ms10, розташований в каталозі CircuitDesign Suite 10.0 середовища MS10, або зібрати на робочому полі середовища MS10 схему для випробування десяткового лічильника (рис. 14.9) і встановити в діалогових вікнах компонентів їх параметри або режими роботи. Скопіювати схему на сторінку звіту.

Результати моделювання 4-розрядного двійкового лічильника (див. рис. 14.7 і рис. 14.8) показали що з його допомогою можна порахувати до 15. Отже, для створення лічильника натуральних десяткових чисел в двійковому коді для однієї декади потрібно в схему двійкового 4-розрядного лічильника ввести зворотні зв’язки з логічними елементами, за допомогою яких сигнал з якогось старшого розряда поступає в молодші і т. і., забезпечуючи в цілому вироблення лічильником двійкового еквівалента лічильної декади.

В функціональній схемі десяткового лічильника (14.9), зібраній на тригерах JK- типу, на кожний одинадцятий десятковий імпульс результат рахунку скидається в нуль і далі результат рахунку збільшується. Повернення лічильника при надходженні одинадцятого тактового імпульса в початковий стан забезпечується додатковою комбінаційною схемою з вбудованими логічними елементами І (AND), АБО(OR) і НІ(NOT).

Лічильник працює так само, як синхронний двійковий лічильник до надходження сьомого імпульсу, а далі, дякуючи зворотному зв’язку, порушується зміна природної послідовності двійкових чисел на входах і виходах тригерів при підрахунку тактових імпульсів.

Запустити програму моделювання десяткового лічильника і скопіювати вікно аналізатора з результатами моделювання на сторінку звіту.

ЗМІСТ ЗВІТУ

1. Найменування і мета роботи.

2. Перелік пристроїв, використаних в експериментах, з їх короткими характеристиками.

3. Зображення електричних схем для випробування сумуючого, реверсного і десяткового лічильників.

4. Копії часових діаграм, відображаючі роботу досліджуваних лічильників.

5. Висновки по роботі.