Элементы и узлы ЭВМ. Ч. 2 (120

Б4. Для проверки работы счетчика в статическом режиме под= ключить ко входу счетчика генератор одиночных импульсов. На вход синхронизации («Синхр») генератора одиночных импульсов подать синхронизирующие импульсы CИ1 «». Произвести обнуление счетчика тумблером У«0».

Б5. Нажимая кнопку «Пуск» генератора одиночных импульсов, проверить работоспособность счетчика по тактам, фиксируя состоя= ния триггеров счетчика по индикаторным лампочкам и занося эти состояния в табл. 2.

11

B. Исследование работы счетчиков на JК#триггерах

В1. В соответствии с заданным преподавателем вариантом (см. табл. 1) собрать одну из схем счетчика на JK=триггерах (см. рис. 3, 4).

В2. Для снятия потенциала, необходимого для установки счет= чика в нулевое состояние, шину У«0» подключить к одному из тум= блеров тумблерного регистра (см. п. Б2).

В3. Прямые выходы триггеров подключить к индикаторным лам= почкам.

В4. Для проверки работы счетчика в статическом режиме под= ключить ко входу счетчика генератор одиночных импульсов, на вход «Синхр» которого подать синхронизирующие импульсы СИ1. Об= нулить счетчик тумблером У«0».

В5. Проверить работоспособность счетчика по тактам, нажимая кнопку «Пуск» генератора одиночных импульсов. Зафиксировав со= стояния триггеров счетчика по индикаторным лампочкам, занести их в таблицу, аналогичную табл. 2.

Г. Исследование работы пересчетной схемы при естественном по# рядке счета

Г1. В соответствии с заданным преподавателем вариантом (см. табл. 1) и в соответствии с изложенной методикой собрать пересчет= ную схему на D=триггерах или JК=триггерах.

Г2. Прямые выходы триггеров подключить к индикаторным лам= почкам.

Г3. Установку нуля выполнять аналогично п. Б2. Г4. Проверить работу счетчика аналогично п. Б4, Б5.

12

Г5. Состояние счетчика фиксировать в виде таблицы, аналогич= ной табл. 2.

Д. Исследование работы синхронного счетчика на JK#триггерах

Д1. Собрать схему четырехразрядного синхронного счетчика на JK=триггерах по аналогии с рис. 8.

Д2. Проверить работу счетчика аналогично п. Б4, Б5.

Д3. Состояние счетчика фиксировать в виде таблицы, аналогич= ной табл. 2.

Содержание отчета

1.Принципиальные схемы счетчиков на D# и JК=триггеpax, переcчетной схемы на D=триггерах и на JK=триггерах.

2.Заполненные таблицы состояний триггеров счетчика.

3.Временные диаграммы, поясняющие работу разрядов счетчиков.

Контрольные вопросы

1.Каково назначение счетчиков в вычислительных устройствах?

2.Перечислите признаки классификации счетчиков.

3.Дайте определение коэффициента пересчета счетчика.

4.Чем определяется максимальная частота поступления входных сигналов на счетчик?

5.Как построить суммирующий двоичный счетчик на D=триггерах?

6.Как построить вычитающий двоичный счетчик на D=триггерах?

7.Как построить суммирующий двоичный счетчик на JK=триггерах?

8.Как построить вычитающий двоичный счетчик на JK=триггерах?

9.Дайте определение реверсивного счетчика.

10.Расскажите об общем принципе построения пересчетных

схем.

11.Опишите методику построения пересчетных схем с естествен= ным порядком счета.

12.За счет чего можно сократить число входов элемента И в пе= ресчетных схемах.

13.В чем заключается особенность работы синхронного счетчика?

13

Моделирование работы счетчиков с помощью программы анализа электронных схем Electronics Workbench

При моделировании используются следующие элементы про= граммы Electronics Workbench (EWB) (рис. 9):

к

л

м

н

Рис. 9. Основные элементы программы Electronics Workbench, необходимые для моделирования

а – заземление (точка нулевого потенциала);

б – источник прямоугольных сигналов (Sources → Clock);

в – переключатель (Basic →Switch); переключение осуществля= ется нажатием на клавишу, указанную в скобках над этим элемен= том;

г – соединитель (connector), используемый для организации точ= ки соединения, при отсутствии автоматического соединения;

д – логический элемент И (Logic gates → 2=Input AND gate);

14

е – логический элемент ИЛИ (Logic gates → 2=Input OR gate); ж – триггер RS=типа;

з – универсальный JK=триггер с прямыми установочными вхо= дами;

и– триггер типа D (Digital → D Flip=Flop);

к– световой индикатор (Indicators → red Prob); при подаче на этот элемент логической единицы светодиод загорается красным цветом;

л – семисегментный цифровой индикатор;

м – Voltage Source – источник напряжения +5 В; н – графический осциллограф (Logic Analyzer).

Задание на выполнение лабораторной работы

А. Исследование схемы асинхронного суммирующего и вычитаю# щего счетчиков на D#триггерах

Схема асинхронного суммирующего счетчика на D=триггерах, преобразованных в счетные, представлена на рис.10.

А1. Подготовить четыре счетных триггера путем преобразования D=триггеров: для этого воспользоваться соединителем (connector из инструментов basic), через него соединить инверсный выход D=триг= гера с входом D, без соединителя такое соединение получить нельзя.

А2. К прямым выходам разрядов подключить семисегментный индикатор с дешифратором.

Рис. 10. Асинхронный суммирующий счетчик на счетных триггерах без задержки

15

А3. Аналогичным образом на тех же триггерах построить вычи= тающий счетчик.

Б. Исследование асинхронных суммирующих, вычитающих и ре# версивных счетчиков на JK#триггерах

Б1. Собрать четырехразрядный асинхронный суммирующий счетчик на JK=триггерах (триггерах с задержкой). К прямым выхо= дам триггеров подсоединить семисегментный индикатор и светоди= одные индикаторы (рис. 11). Исследовать и зарисовать временную диаграмму работы счетчика.

Рис. 11. Асинхронный суммирующий счетчик на счетных триггерах с задержкой

Рис. 12. Асинхронный реверсивный счетчик

16

Б2. Переделать схему в вычитающий счетчик. Зарисовать вре= менную диаграмму работы.

Б3. Собрать схему асинхронного реверсивного счетчика на JK= триггерах (рис. 12).

Б4. Составить схему синхронного суммирующего счетчика на JK= триггерах (рис. 13). В основе схемы используются JK=триггеры. Поскольку в библиотечных JK=триггерах есть только один J=вход и один К=вход, необходимо реализовать логику управления стар= шими разрядами на внешних логических элементах.

На синхронные входы всех разрядов подать синхронные импуль= сы от генератора прямоугольных импульсов. На объединенные вхо= ды J и K младшего разряда подать счетные импульсы от генератора прямоугольных импульсов.

Зарисовать временную диаграмму и пояснить с помощью свето= диодов, в какой момент осуществляется передача счетного сигнала старшему разряду.

Рис. 13. Синхронный суммирующий счетчик на универсальных JK=триггерах

Б5. Составить схему асинхронного вычитающего счетчика на JK= триггерах.

В. Исследование работы счетчика Джонсона

Для получения схемы счетчика Джонсона (рис. 14) необходимо соединить инверсный выход старшего разряда регистра со входом младшего разряда.

Изменяя частоту синхроимпульсов, можно добиться разной ско= рости работы счетчика.

Снять с помощью прибора Logic Analyzer временную диаграмму работы счетчика Джонсона.

17

Рис. 14. Счетчик Джонсона

Г. Задание для самостоятельной работы

Ограничить значение модуля счетчика (вычитающего или сум= мирующего) числом, назначенным преподавателем. Собрать схему анализа модуля счета.

Содержание отчета

1.Схемы, моделирующие работу счетчиков по всем пунктам за= дания.

2.Временные диаграммы, поясняющие работу счетчиков.

3.Анализ работы счетчиков с помощью цифрового индикатора (по выбору).

Контрольные вопросы

1.Каково назначение счетчиков в вычислительных устройствах?

2.Перечислите признаки классификации счетчиков.

3.Дайте определение коэффициента пересчета счетчика.

4.Чем определяется максимальная частота поступления входных сигналов на счетчик?

5.Какое свойство JK=триггеров позволяет построить на их осно= ве синхронные счетчики?

6.Какое устройство позволяет построить реверсивный счетчик?

7.Поясните временную диаграмму работы счетчика Джонсона.

18

ЛИТЕРАТУРА

1.Бойт К. Цифровая электроника: пер. с англ. М.: Техносфера,

2007.

2.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. М.: СО= ЛОН=Р, 2001.

3.Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автомати= ки. М.: Энергоатомиздат, 1988.

4.Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: учеб. пособие для втузов. СПб.: Политехника, 1996.

5.Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифро= вых автоматов: учебник. М.: Высш. шк., 1980.

6.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ — Санкт= Петербург, 2000.

7.Электротехника и электроника в экспериментах и упражне= ниях: практикум на Electronics Workbench: В 2 т. / Под общ. ред. Д.И. Панфилова. М.: ДОДЭКА, 2000.

19