Лабы / 5 Лаба / DgCXT_Labs_0207_Маликов_5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №5

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: Синхронные цифровые схемы и устройства ввода-вывода

Студент гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.

Преподаватель _________________ Аристов С.А.

Санкт-Петербург

2023

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является исследование способов организации ввода и вывода информации в синхронных цифровых схемах.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Исследование схемы синхронной защиты от дребезга с выделением переднего фронта

Кнопка SA1 (1 В/дел.)

Выход nQ₂ (1 В/дел.)

Рис. 1 – Схема синхронной защиты от дребезга с выделением переднего фронта

100 мс/дел.

Выход Q₁ (1 В/дел.)

Выход CLK (1 В/дел.)

Рис. 2 – Осциллограмма работы схемы синхронной защиты от дребезга с выделением переднего фронта

S2

nQ₂

Q₁

Рис. 3 – Осциллограмма работы схемы с учетом ЛЭ DD4 (выход S2)

Таким образом, кнопка SA1 в не нажатом состоянии, подключенная к цепи S1, с учетом схемы ее включения, через несколько тактов после включения мультивибратора обеспечивает хранение в триггерах DD2 и DD3 битов, равных 0. Так как Q1 = 0, на выходе ЛЭ DD4, в цепи S2, уровень тоже равен лог. «0». При нажатии на кнопку происходит дребезг. Длительность процесса дребезга исправной кнопки не превышает нескольких миллисекунд, поэтому одно нажатие на кнопку приведет, к одному факту смены уровня на выходе триггера DD2 (на Q1 = 1) по ближайшему фронту тактового сигнала CLK. В течение следующего такта триггер DD3 будет хранить старое значение, то есть ноль, следовательно, nQ2 = 1 и S2 = Q1nQ2 = 1. По следующему фронту тактового сигнала единица запишется в DD3, и уровень в цепи S2 вернется к нулю.

2. Исследование схемы сравнения методов подсчета событий

Рис. 4 – Схема сравнения методов подсчета событий

Таким образом, делаем вывод, что при последовательных нажатиях на кнопку SA1 наблюдаем увеличения чисел на обоих счетчиках, однако, в конечном итоге число в счетчике DD7 оказывается больше числа в счетчике DD6. Связано это с тем, что каждое нажатие кнопки SA1 приводит к тому, что в цепи S1 возникает фронт сигнала, увеличивающий число, хранимое в счетчике, на единицу. В случае DD6 тактовый сигнал для счетчика поступает с уже собранного мультивибратора (от цепи CLK), работа этого счетчика (E = 1) разрешена всего на один такт после каждого нажатия на кнопку SA1, когда в цепи S2 возникает импульс лог. «1», и, соответственно, так как число, выводимое на счетчике DD7 не зависит от цепи S2, на DD7 получим большее число.

3. Исследование схемы двоично-десятичного счетчика на основе двоичного

Рис. 5 – Схема двоично-десятичного счетчика на основе двоичного

Таким образом, схема подсчитывает количество нажатий на кнопку SA1 в диапазоне 0...9, при достижении числа 10 схема испытывает переполнение и устанавливается на ноль. Кнопка SA2 служит для установки счетчика на ноль

4. Исследование схемы двоично-десятичного счетчика на основе двоичного с коэффициентом пересчета 5 (стол №14)

Рис. 6 – Схема двоично-десятичного счетчика на основе двоичного с коэффициентом пересчета 5

Принцип действия данной схемы аналогичен с предыдущей схемой и заключается в том, что схема подсчитывает количество нажатий на кнопку SA1 в диапазоне 0...4 и при достижении числа 5 схема испытывает переполнение и устанавливается на ноль. Кнопка SA2 служит для установки счетчика на ноль

5. Исследование схемы макета секундомера со звуковым сигналом

Рис. 7 – Схема макета секундомера со звуковым сигналом

5 с/дел.

Выход Q0 счетчика DD6 (5 В/дел.)

Выход CLK (5 В/дел.)

Выход Q6 счетчика DD6 (5 В/дел.)

Выход DD8 (5 В/дел.)

Рис. 8 – Осциллограмма работы макета секундомера со звуковым сигналом

Для формирования сигнала разрешения работы зуммера служит ЛЭ DD8. На его нижнем входе уровень лог. «1» присутствует только в те интервалы времени, когда счетчик DD4 хранит значение 9 (1001₂). Тогда и только тогда на выходе DD8 возникает сигнал, повторяющий тактовый сигнал CLK. Он управляет инвертором с DD9, между входом и выходом которого установлен пьезоэлектрический зуммер BZ1.

ВЫВОД

Анализируя схему работы синхронной защиты от дребезга с выделением переднего фронта, делаем вывод, что на выходе схемы формируется импульс лог. «1» с длительностью, в точности совпадающей с величиной _⁄𝑓. При этом после нажатия на кнопку в схеме будет лишь один момент времени, когда фронт тактового сигнала имеет место при лог. «1» на выходе S2.

Также, анализируя схему двоично-десятичного счетчика на основе двоичного, делаем вывод, что схема подсчитывает количество нажатий на кнопку SA1 в диапазоне 0...9, при достижении числа 10 схема испытывает переполнение и устанавливается на ноль. При этом, кнопка SA2, служит для асинхронной установки счетчика на ноль.