Часть 3. Счетчики

Цель работы: изучение способов построения и принципов функционирования двоичных суммирующих, вычитающих и реверсивных счетчиков, способов построения недвоичных счетчиков.

При подготовке к выполнению работы необходимо:

1. Пользуясь справочной литературой, ознакомиться с номенклатурой ИС счетчиков, входящих в серию 155.

2. Выписать для последующего занесения в отчет условно-графические обозначения и таблицы истинности ИС счетчиков из указанной номенклатуры, разобравшись при этом с функциональным назначением и особенностями каждого входа и выхода.

Для выполнения работы необходимо:

1. Установить сменную плату 5 в разъеме на передней панели стенда.

2. Включить питание стенда тумблером на задней панели стенда.

3. Установив технологическую карту 5.1, исследовать работу асинхронного суммирующего счетчика с К_сч=16. Импульсы на счетный вход счетчика подаются кнопкой SB1. Светодиодная индикация позволяет фиксировать состояние каждого триггера счетчика после подачи очередного импульса. Тумблер SA5 должен находиться в верхнем положении. Результатом исследования является временная диаграмма работы счетчика, отображающая изменение состояний триггеров счетчика после подачи каждого импульса на вход счетчика на протяжении полного цикла работы счетчика (от исходного состояния до возврата в него).

4. Установив технологическую карту 5.2, исследовать работу асинхронного вычитающего счетчика с К_сч=16. Импульсы на счетный вход счетчика подаются кнопкой SB1. Светодиодная индикация позволяет фиксировать состояние каждого триггера счетчика после подачи очередного импульса. Тумблер SA5 должен находиться в нижнем положении. Результатом исследования является временная диаграмма работы счетчика, отображающая изменение состояний триггеров счетчика после подачи каждого импульса на вход счетчика на протяжении полного цикла работы счетчика (от исходного состояния до возврата в него). По завершении исследования сопоставить схемы и временные диаграммы суммирующего и вычитающего счетчиков, найти различия и объяснить их.

5. Установив технологическую карту 5.1, исследовать способы построения недвоичных асинхронных суммирующих счетчиков. Для этого необходимо соединить внешними перемычками требуемые для получения заданного преподавателем коэффициента счета выходы триггеров Y1 - Y4 с входами X1 - X3 схемы, выявляющей требуемое состояние счетчика и осуществляющей его принудительное обнуление. При любых коэффициентах счета, кроме 16, с одним из выходов триггеров обязательно должен быть соединен вход X1. В противном случае коэффициент счета не изменится и всегда будет равен 16. Результатом исследования является временная диаграмма работы счетчика, отображающая изменение состояний триггеров счетчика после подачи каждого импульса на вход счетчика на протяжении полного цикла работы счетчика (от исходного состояния до возврата в него).

6. Установив технологическую карту 5.3, исследовать работу универсального реверсивного счетчика с предустановкой К155ИЕ7. Последовательность входных импульсов от кнопки SB1 подается на один из счетных входов (+1 или -1) в зависимости от того, в каком направлении (суммирования или вычитания) требуется вести счет, что определяется положением тумблера SA5. Счетчик может быть предустановлен в любое состояние, определяемое комбинацией, набранной на тумблерах SA1 - SA4. Ввод осуществляется импульсом низкого уровня, подаваемым кнопкой SB2. Состояние счетчика индицируется как в двоичном (HL2 - HL5), так и в шестнадцатеричном (HG1) кодах. Светодиод HL1 индицирует сигнал переноса или займа. Результатом исследования является временная диаграмма работы счетчика, отображающая состояния сигналов на всех его входах и выходах во всех возможных режимах его работы (предустановки, суммирования, вычитания).

Для получения зачета по работе необходимо:

1. Оформить и сдать отчет, содержащий принципиальные схемы и условно-графические обозначения исследованных счетчиков, таблицы состояний и временные диаграммы их работы. Кроме того, в отчет необходимо включить условно-графические обозначения других ИС счетчиков серии 155, изученных при подготовке к лабораторной работе.

2. В соответствии с вариантом, заданным преподавателем, выполнить одно из индивидуальных заданий, перечень которых приводится ниже.

Индивидуальные задания к лабораторной работе по теме «Счетчики»

1. Используя необходимое количество синхронных D-триггеров с прямым динамическим управлением и инверсными асинхронными входами R и S синтезировать асинхронный суммирующий счетчик с К_сч=17.

2. Используя необходимое количество синхронных JK-триггеров с инверсным динамическим управлением и логикой 3И на входах J и K, синтезировать функциональную схему синхронного вычитающего счетчика с К_сч=16.

3. Используя необходимое количество синхронных D-триггеров с инверсным динамическим управлением синтезировать функциональную схему асинхронного вычитающего счетчика с К_сч=32.

4. Используя необходимое количество синхронных JK-триггеров с инверсным динамическим управлением и логикой 3И на входах J и K синтезировать функциональную схему синхронного суммирующего счетчика с К_сч=10.

5. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных D-триггеров с инверсным динамическим управлением, синтезировать функциональную схему асинхронного реверсивного счетчика с К_сч=8.

6. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных JK-триггеров с инверсным динамическим управлением и логикой 3И на входах J и K, синтезировать функциональную схему синхронного реверсивного счетчика с К_сч=8.

7. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных JK-триггеров с прямым динамическим управлением и логикой 3И на входах J и K, синтезировать функциональную схему синхронного реверсивного счетчика с К_сч=16.

8. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных D-триггеров с прямым динамическим управлением, синтезировать функциональную схему асинхронного реверсивного счетчика с К_сч=16.

9. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных D-триггеров с прямым динамическим управлением и инверсными асинхронными установочными входами, синтезировать функциональную схему асинхронного вычитающего счетчика с К_сч=11.

10. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных D-триггеров с прямым динамическим управлением и инверсными асинхронными установочными входами, синтезировать функциональную схему асинхронного суммирующего счетчика с К_сч=41.

11. Используя необходимое количество синхронных JK-триггеров с прямым динамическим управлением и логикой 3И на входах J и K, синтезировать функциональную схему синхронного вычитающего счетчика с К_сч=8.

12. Используя необходимое количество любых логических элементов и синхронных D-триггеров с инверсным динамическим управлением и прямыми асинхронными установочными входами, синтезировать функциональную схему асинхронного суммирующего счетчика с К_сч=14.

Методические указания по выполнению задания

Для выполнения индивидуальных заданий к лабораторной работе по теме «Счетчики» необходимо изучить и усвоить соответствующие разделы учебного пособия [1, с.118-128]. Кроме того, целесообразно решить соответствующие задачи из учебно-методического пособия для проведения практических занятий [2. рис. 3..3-3.6].