Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы микроэлектроники. Практикум

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Таблица5

Таблица состояний D-триггеров

№п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 C 1 1 0 0 1 0 1 1 D 1 0 1 0 1 1 0 1 Q ст Q дин

8. На основе микросхемы 74S113D соберите схему счётного триггера. Подайте на вход однополярные прямоугольные импульсы амплитудой 5В (подумайте, какие режимы работы функционального генератора необходимо выбрать). Установите частоту F=(2N+3) кГц, где N – номер варианта. Получите и скопируйте для отчёта входные и выходные сигналы. Измерьте период следования выходных импульсов.

Содержание отчета по работе:

1. Название и цель работы.

2. Принципиальные схемы, названия и УГО всех исследованных устройств.

3. Таблицы состояний и временные диаграммы работы всех исследованных устройств.

Контрольные вопросы и задания:

1. Чем отличается RS-триггер с прямыми входами от триггера с инверсными входами?

2. Поясните логику работы D-триггера

3. Как из D-триггера получить счётный триггер?

4. Какие три различающиеся по функциональному назначению типы входов триггеров вы знаете?

5. Какой вход называют динамическим и в чем его отличие от статического входа?

6. Какая комбинация сигналов RS-триггера с прямыми входами называется запрещённой и почему?

7. Как RS-триггер с прямыми входами можно превратить в триггер с инверсными входами?

8. Почему JK-триггер часто называют универсальным?

9. Сформулируйте алгоритм, позволяющий установить состояние триггера произвольного типа по заданной комбинации входных сигналов.

U1A

7474N

~1Q

~1CLR

1CLK

~1PR

U2B

7474N

~2Q

~2CLR

2CLK

~2PR

U2A

7474N

~1Q

~1CLR

1CLK

~1PR

U3B

7474N

~2Q

~2CLR

2CLK

~2PR

2.5 V

Key = A

Key = B

Key = C

Key = D

Key = Space

Лабораторная работа № 5

Исследование регистров и счётчиков

Цель работы: изучение структуры и алгоритма работы парал-

лельного и последовательного регистров, а также разных типов счётчиков.

Ход работы:

Исследование параллельного регистра

Соберите схему параллельного регистра, приведённую на рис. 1.

Рис. 1. Схема параллельного регистра

Согласно номеру вашего варианта переведите указанный в таблице 1 гексагональный код G в двоичный и установите его на входе регистра (бит А считать младшим).

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

G 7 A 2 E 6 3 D 8 5 C N 2 6 3 5 4 6 3 1 4 2

Варианты заданий

Таблица1

Загрузите указанный код в регистр. Результат операции в виде

–

U1A

7474N

~1Q

~1CLR

1CLK

~1PR

U2B

7474N

~2Q

~2CLR

2CLK

~2PR

U2A

7474N

~1Q

~1CLR

1CLK

~1PR

U3B

7474N

~2Q

~2CLR

2CLK

~2PR

VDD

2.5 V

U4A

7432N

>=1

Key = S

Key = D

Key = C

Key = R

Key = O

2.5 V

скриншота сохраните для отчёта.

Исследование последовательного регистра

Загрузите файл «посл_регистр», схема которого приведена на рис. 2. Изучите работу регистра. Назначение входов: S, R – входы предустановки; D – информационный вход; С – вход синхронизации. Состояние ключа O задаёт режим работы регистра (сдвиговый/циклический). Начиная со старшего бита, последовательно занесите в регистр число G, указанное в таблице 1.

Рис. 2. Схема последовательного регистра

После этого в режиме циклирования подайте N импульсов синхронизации и запишите гексагональный код выхода регистра. В отчёте приведите временные диаграммы процессов загрузки и сдвига.

Исследование асинхронного счётчика

Загрузите файл «асинхр_счётчик» (см. рис. 3). Включите моделирование и проверьте работу схемы. На основании проведённого эксперимента заполните таблицу состояний счётчика.

Рис. 3. Схема четырёхразрядного асинхронного счётчика

Обратите внимание, что изменение состояния счётчика происходит по срезу счётных импульсов, хотя каждый из его триггеров имеет прямой динамический вход (срабатывание по фронту сигнала). Попробуйте объяснить, с чем это связано. Убедитесь в том, что переключение триггеров счётчика происходит неодновременно и с задержкой относительно входных импульсов.

Указание:перед выполнением этого задания проверьте правильность выбора режимов работы осциллографа и настройки программы моделирования. Для этого в главном меню выбирается процедура Simulate, открывается команда Interactive Simulation Settings, отключается опция Set maximum timestep, подключается опция Set initial time step и в строке Initial time step устанавливается значение шага моделирования 1ns (1е-009). Для осциллографа необходимо выбрать ждущий режим запуска развёртки (Nor.), запуск по фронту и уровень запуска Level 1 V. Рекомендуемая длительность развёртки 500 ns/Div.

После проверки выбора режима работы разверните панель осциллографа, включите моделирование и, последовательно нажимая клавишу «пробел», сформируйте в пределах экрана 10…12 импульсов, после чего выключите моделирование. С помощью визирных линий, перемещаемых по экрану осциллографа, оцените время задержки переключения каждого из трёх первых триггеров. Полученную осциллограмму и результаты измерений сохраните для отчёта.

7472N

~CLR

~PR

CLK

7472N

~CLR

~PR

CLK

7472N

~CLR

~PR

CLK

2.5 V

Key = R

VDD

Key = Space

XSC1

ABCD

Исследование работы трёхразрядного синхронного счётчика

Загрузите схему синхронного счётчика (файл синхр_счетчик_8_bit) (см. рис. 4). Включите моделирование и проверьте работу счётчика. На основании проведенного эксперимента заполните для него таблицу состояний.

Рис. 4. Схема трёхразрядного синхронного счётчика

Обратите внимание, что изменение состояния счётчика происходит по фронту счётных импульсов. Убедитесь в том, что переключение триггеров счётчика происходит практически синхронно, но с задержкой относительно фронта входных импульсов.

Указание:перед выполнением этого задания проверьте правильность выбора режимов работы осциллографа и настройки программы моделирования аналогично предыдущему заданию.

После проверки разверните панель осциллографа, включите моделирование и, последовательно нажимая клавишу «пробел», сформируйте в пределах экрана 10…12 импульсов, после чего выключите моделирование. Найдите на осциллограмме момент обнуления всех трёх выходов счётчика и установите в это положение визирную линию 2. Совместите визирную линию 1 с фронтом счётного импульса, вызвавшего обнуление счётчика, и по разности отсчётов оцените время задержки переключения триггера 7472N.

2.5 VB 2.5 VC 2.5 VD 2.5 V

74192N

~LOAD

~BO

~CO12CLR

DOWN

VDD

Key = A

Key = B

Key = C

Key = D

Key = U

Key = Space

Key = R

2.5 V

Key = L

VDD

2.5 V

X10

2.5 V

X11

2.5 V

Обратите внимание на то, что строго одновременно триггеры переключаются только при наличии на их выходах синфазных сигналов. Переключения «0-1» и «1-0» происходят несинхронно (подумайте, с чем это связано).

Исследование реверсивного счётчика

Загрузите схему реверсивного счётчика (файл «реверс_счётчик»), приведённую на рис. 5, и проанализируйте её.

Рис. 5. Схема четырёхразрядного реверсивного

асинхронного счётчика

Научитесь управлять работой счётчика. Имейте в виду, что предварительная загрузка счётчика кодом DCBA, задаваемого с помощью ключей J1…J4, происходит по сигналу Load (ключ J9), а обнуление – по сигналу Clear (ключ J8). Счётные импульсы можно формировать с помощью ключа J7 (клавишей «пробел»). Через ключ J6 они могут поступать либо на суммирующий вход Up, либо на вычитающий вход Down. Направление счета определяется положением ключей J5 и J6, одновременно управляемых клавишей U. Текущее состояние счётчика индицируется в двоичном коде светодиодами Q3…Q0, переполнение в режиме прямого счёта индицируется погасанием светодиода Х10, а переход через ноль в режиме обратного счёта можно отметить по исчезновению свечения светодиода Х11.

Пользуясь командой предварительной загрузки, поместите в счётчик число N, соответствующее вашему варианту (см. табл. 2), и подайте M импульсов прямого счёта. Переведите счётчик в режим обратного счёта и подайте K импульсов. Запишите полученный результат.

Таблица2

Варианты заданий

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

N 7 4 2 1 6 3 2 8 5 4

M 5 2 3 4 5 2 4 4 7 2

K 6 9 7 8 3 7 7 5 3 8

По результатам эксперимента постройте полную временную диаграмму входных и выходных сигналов.

Указание:Для облегчения построения временной диаграммы работы счётчика рекомендуется провести дополнительный эксперимент. Загрузите файл «реверс_счётчик_2» (см. схему, приведённую на рис. 6). Убедитесь, что на генераторе выбран режим, обеспечивающий получение однополярных прямоугольных импульсов частотой 1 кГц со скважностью 2, а логический анализатор работает в режиме 17 Clocks/Div.

Переведите ключ U в положение, соответствующее режиму прямого счёта, и установите ключи ABCD в положение, соответствующее двоичному коду предварительной загрузки N. При запуске схемы благодаря наличию интегрирующей цепочки R1C1 в счётчик будет загружено число N, и далее счётчик будет работать в режиме прямого счёта. После окончания эксперимента выключите моделирование и установите полосу прокрутки логического анализатора на начало диаграммы. Установите одну из визирных линий анализатора в положение, соответствующее окончанию серии импульсов прямого счёта (см. табл. 2). Имейте в виду, что счётных импульсов надо взять на 1 больше, чем указано в таблице, так как из-за действия режима предварительной загрузки первый счётный импульс будет проигнорирован счётчиком.

Временные диаграммы сигналов счётчика, расположенные левее установленной визирной линии, сохраните для отчёта (это половина нужной вам картины).

74192N

~LOAD

~BO

~CO

CLR

DOWN

VDD

Key = A

Key = B

Key = C

Key = D

Key = U

VDD

5.1kΩ

150nF

XLA1

C Q T

XFG1

Рис. 6. Схема для построения временной диаграммы работы счётчика

Переведите ключ U в положение, соответствующее режиму обратного счёта, и установите ключи ABCD в положение, соответствующее двоичному коду числа, полученного в конце предыдущего эксперимента. При запуске схемы благодаря наличию интегрирующей цепочки R1C1 в счётчик будет загружено это число, и далее счётчик будет работать в режиме обратного счёта. После окончания эксперимента выключите моделирование и установите полосу прокрутки логического анализатора на начало диаграммы. Переведите одну из визирных линий анализатора в положение, соответствующее окончанию серии импульсов обратного счёта.

Временные диаграммы сигналов счётчика, расположенные левее установленной визирной линии, сохраните для отчёта (это вторая половина нужной вам картины). В отчёте приведите полную диаграмму, полученную склеиванием упомянутых половин.

Исследование работы счётчика в режиме делителя частоты

Загрузите схему счётчика – делителя частоты (файл «делитель_на_3»), приведённую на рис. 7. Включите моделирование и убедитесь, что на выходе буферного элемента 7404N наблюдаются импульсы, частота которых втрое ниже, чем поступающих с генератора.

Измените приведённую на рис. 7 схему так, чтобы получить делитель частоты с коэффициентом деления, соответствующим номеру вашего варианта. Проверьте её работу на частоте, указанной для вашего варианта в таблице 3.

Рис. 7. Схема счётчика-делителя частоты на 3

Полученную осциллограмму входных и выходных сигналов сохраните для отчёта. Измерьте период следования и длительность выходных импульсов и запишите результат с точностью до сотых.

Таблица3

Варианты заданий

Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Частота,

кГц

Коэфф.

деления

Содержание отчета по работе:

1. Название и цель работы.

2. Принципиальные схемы, названия и УГО всех исследован-

ных устройств.

3. Временные диаграммы работы всех исследованных

устройств.

6 2,2 8 3,5 7 12 10 4 4,5 3

14 5 7 6 12 13 9 10 11 4

Контрольные вопросы и задания:

1. Что такое регистр?

2. Какие виды регистров вы знаете?

3. Какого типа триггеры могут быть использованы для по-

строения регистров?

4. Как следует понимать термин «универсальный регистр»?

5. Что такое счётчик?

6. Какие разновидности счётчиков вы знаете?

7. Какого типа триггеры могут быть использованы для по-

строения счётчиков?

8. Перечислите основные недостатки асинхронных счётчи-

ков.

9. Перечислите основные преимущества и недостатки син-

хронных счётчиков.

10. Как следует понимать термин «счётчик с комбинирован-

ным переносом»?

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 94 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]