Оформлення звіту:

1. Лабораторна робота № __.

2. Тема та мета лабораторної роботи.

3. Технічне забезпечення.

4. Основні моменти з теоретичної частини.

5. Опис послідовності виконання лабораторної роботи.

6. Навести схеми, які збиралися на лабораторній роботі, та часові

діаграми роботи цих схем.

7. Відповіді на контрольні запитання.

8. Висновки.

Контрольні питання.

1. Які основні операції може виконувати регістр?

2. У чому полягає різниця між паралельними регістрами та регістрами

зсуву?

3. У чому полягає різниця між однофазними та парафазними регістрами?

4. Як встановити регістр в нульовий стан?

5. У чому полягає принцип побудови регістра зсуву вліво?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Тема:	Дослідження роботи мікросхем лічильників.
Мета роботи: Зміст роботи: Організаційні та методичні вказівки:	Вивчити принципи роботи лічильників. Навчитися будувати таблиці істинності та часові діаграми роботи лічильників. Вивчення роботи лічильників за допомогою САПР Multisim. Лабораторну роботу проводять після вивчення теми “Лічильники” з підгрупою студентів у два етапи: 1. Підготовчий етап: Вивчення теоретичної частини з теми «Лічильники». 2. Виконавчий етап: Знаходження у базі даних та встановлення у робочій області мікросхем лічильників. Підключення мікросхем лічильників до генератора логічних послідовностей та аналізатора логічних функцій і отримання часових діаграм роботи пристроїв.
Технічне забезпечення:	ПК.
Програмне забезпечення:	ОС Windows, САПР Multisim.
Час:	80 хвилин

Теоретична частина.

Лічильники представляють вищий, ніж регістри, рівень складності цифрових мікросхем, що мають внутрішню пам'ять. Хоча в основі будь-якого лічильника лежать ті ж тригери, які утворюють і регістри, але в лічильниках тригери сполучені складнішими зв'язками, внаслідок чого їх функції складніші, і на їх основі можна будувати складніші пристрої, ніж на регістрах. Точно так, як і у разі регістрів, внутрішня пам'ять лічильників — оперативна, тобто її вміст зберігається тільки до тих пір, поки включено живлення схеми. З виключенням живлення пам'ять стирається, а при новому включенні живлення схеми вміст пам'яті буде довільним, випадковим, залежним тільки від конкретної мікросхеми, тобто вихідні сигнали лічильників будуть довільними.

Як випливає з самої назви, лічильники призначені для рахунку вхідних імпульсів. Тобто з приходом кожного нового вхідного імпульсу двійковий код на виході лічильника збільшується (або зменшується) на одиницю. Спрацьовувати лічильник може по негативному фронту вхідного (тактового) сигналу, або по позитивному фронту вхідного сигналу. Режим рахунку забезпечується використанням внутрішніх тригерів, що працюють в лічильному режимі. Виходи лічильника є якраз виходами цих тригерів. Кожен вихід лічильника є розрядом двійкового коду, причому розряд, що перемикається частіше за інших (по кожному вхідному імпульсу), буде молодшим, а розряд, що перемикається рідше за інших, — старшим.

Лічильник може працювати на збільшення вихідного коду по кожному вхідному імпульсу, це основний режим, який є у всіх лічильниках, він називається режимом прямого рахунку. Лічильник може також працювати на зменшення вихідного коду по кожному вхідному імпульсу, це режим зворотного або інверсного рахунку, передбачений в лічильниках, званих реверсивними. Інверсний рахунок досить зручний в системах, де необхідно відлічувати задану кількість вхідних імпульсів.

Є також двійково-десяткові лічильники, граничний код на виході яких не перевищує максимального двійково-десяткового числа, можливого при даній кількості розрядів. Наприклад, 4-розрядний двійково-десятковий лічильник в режимі прямого рахунку рахуватиме від 0 (код 0000) до 9 (код 1001), а потім знову від 0 до 9. А 8-розрядний двійково-десятковий лічильник рахуватиме від 0 (код 0000 0000) до 99 (код 1001 1001). При інверсному рахунку двійково-десяткові лічильники рахують до нуля, а з наступним вхідним імпульсом переходять до максимально можливого двійково-десяткового числа (тобто 9 для 4-розрядного лічильника, 99 для 8-розрядного лічильника). Двійково-десяткові лічильники зручні, наприклад, при організації десяткової індикації їх вихідного коду. Застосовуються вони набагато рідше за звичайні двійкові лічильники.

За швидкістю всі лічильники діляться на три великі групи:

• асинхронні (або послідовні) лічильники;

• синхронні лічильники з асинхронним перенесенням (або паралельні лічильники з послідовним перенесенням);

• синхронні (або паралельні) лічильники.

Принципові відмінності між цими групами виявляються тільки на другому рівні уявлення, на рівні моделі з тимчасовими затримками. Причому більше всього відмінності ці виявляються при каскадуванні лічильників. Найбільшою швидкодією володіють синхронні лічильники, найменшим — асинхронні лічильники, найбільш просто керовані серед інших. Кожна група лічильників має свої області застосування, на яких ми і зупинимося.

Асинхронні лічильники будуються з простого ланцюжка JK-тригерів, кожний з яких працює в лічильному режимі. Вихідний сигнал кожного тригера служить вхідним сигналом для наступного тригера. Тому всі розряди (виходи) асинхронного лічильника перемикаються послідовно (звідси назва — послідовні лічильники), один за іншим, починаючи з молодшого і кінчаючи старшим.

Треба ще врахувати, що за період вхідного сигналу повинний встигнути спрацювати пристрій (вузол), на який поступає вихідний код лічильника.

У всіх цих лічильників управління роботою дуже просте: є лише входи скидання в нуль або входи установки в 9. Всі асинхронні лічильники працюють по негативному фронту вхідного сигналу С (або, що те ж саме, по задньому фронту позитивного вхідного сигналу). У всіх лічильників виділені дві незалежні частини, що збільшують можливості їх застосування. При об'єднанні цих двох частин виходить лічильник максимальної розрядності. Виходи лічильників позначають на схемах 0,1,2,3... (як номери розрядів вихідного двійкового коду) або 1, 2, 4, 8 ... (як ваги кожного розряду двійкового коду).

Для збільшення розрядності лічильників використовується каскадне з’єднання мікросхем цих пристроїв. Для цього послідовно з’єднується між собою необхідна кількість мікросхем лічильників (дивись рисунок 1).

Рисунок 1 Каскадне з’єднання двох мікросхем 7490 N.

Часто лічильники використовуються як дільники частоти вхідних сигналів. Потрібний коефіціент перерахунку можна задавати такою послідовністю дій:

• перевести коефіціент перерахунку з десяткової системи числення в двійкову (або в двійково-десяткову, у відповідності з типом лічильника);

• об’єднати по схемі І всі виходи лічильника, ваги яких при додаванні складають значення коефіцента перерахунку;

• вихід елемента І, на входи якого подаються сигнали з відповідних виходів лічильника, з’єднати з входами R0(1) та R0(2) всіх мікросхем лічильників.

Послідовність виконання роботи:

1. Створити новий проект в САПР Multisim.

2. Для дослідження роботи лічильників у робочій області програми

встановити мікросхеми 7490 N та 7493 N. До лічильного входу

мікросхем підключити генератор тактових імпульсів.

Рисунок 1 Підключення мікросхеми 7490N.

Рисунок 2 Підключення мікросхеми 7493N.

3. Під'єднати до входів та виходів всіх мікросхем окремі аналізатори

логічних функцій.

4. Побудувати таблиці істинності та часові діаграми роботи цих мікросхем.

5. Відповідно до варіанта побудувати схему з коефіціентом перерахунку,

який вказаний в таблиці 1.

6. Побудувати часову діаграму цієї схеми.

7. Зробити висновки щодо виконаної лабораторної роботи.

Таблиця 1 Таблиця варіантівдля дослідження роботи лічильника

Варіант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Коефіціент перерахунку	19	17	21	25	34	28	18	26	35	29	39	41	40	33	38