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
2
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
Рис. 1 – Схема синхронной защиты от дребезга с выделением переднего
фронта
Выход nQ2 (1 В/дел.)
Кнопка SA1 (1 В/дел.)
Выход CLK (1 В/дел.)
Выход Q1 (1 В/дел.)
100 мс/дел.
Рис. 2 – Осциллограмма работы схемы синхронной защиты от дребезга с
выделением переднего фронта
3
Q1
nQ2
S2
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 ближаишемў 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.
4
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 тактовыйсигнал 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.
5
3. Исследование схемы двоично-десятичного счетчика на основе
двоичного
Рис. 5 – Схема двоично-десятичного счетчика на основе двоичного
Таким образом, схема подсчитывает количество нажатийна 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 деиствия̆ данной схемы аналогичен с предыдущей схемой и заключается в том, что схема подсчитывает количество нажатийна 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
6
5. Исследование схемы макета секундомера со звуковым сигналом
Рис. 7 – Схема макета секундомера со звуковым сигналом
7
Выход CLK (5 В/дел.)
Выход DD8 (5 В/дел.)
Выход Q0 счетчика DD6 (5 В/дел.)
Выход Q6 счетчика DD6 (5 В/дел.)
5 с/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, повторяющийтактовыйсигнал
CLK. Он управляет инвертором с DD9, между входом и выходом которого установлен пьезоэлектрическийзуммер 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 совпадающейс величиной⁄ .
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 нажатийна кнопку SA1 в диапазоне 0...9, при достижении числа 10 схема испытывает переполнение и устанавливается на ноль. При этом, кнопка SA2, служит для асинхроннойустановки счетчика на ноль.
8