Avdeiko_Adamovich_Vershinin2

логический». Выход исследуемой схемы (элемента) также проводником подключить к вольтметру Uвых. Подавая различные комбинации уровней 0 и 1 на входы схемы Х1 и Х2, отмечать состояние выхода Y. При этом под уровнем 0 для ИМС серии К155 следует понимать напряжение ≤ 0,4 В, а под уровнем 1 – напряжение ≥2,4 В. Форма таблицы истинности для двухвходовой логической схемы имеет следующий вид (табл. 6.1):

Таблица 6.1

Число столбцов таблицы истинности должно быть равно числу входов Хi(n) исследуемой логической схемы, а число строк – 2 n.

Алгебрологическое представление логических функций подробно описано в УМК (см. раздел 14 «Импульсные и цифровые устройства»,

с. 125 – 131).

Снять осциллограммы работы исследуемых логических схем (элементов) при подаче на один из входов последовательности прямоугольных импульсов от блока «Генератор импульсов». Использовать двухлучевой осциллограф.

3.5.Оценку нагрузочной способности исследуемых логических схем (элементов) производить при снятии осциллограмм путем подключения к выходу схемы переменного сопротивления нагрузки.

3.6.Для исследования RS-триггера R- и S-входы с помощью соединительных проводников соединить с гнездами «Уровень логический». Со-

стояние выходов контролировать с помощью вольтметра Uвых. Составить таблицу режимов работы RS-триггера в виде (табл. 6.2):

Таблица 6.2

На основании полученной таблицы построить временную диаграмму переключений исследуемого RS-триггера из состояния 0 в состояние 1 с

251

переводом в режим хранения, затем обратное переключение в состояние 0 и тоже с переводом в режим хранения. Графики изменения во времени па-

раметров S , R , Q и Q располагать по вертикали друг под другом. Проверить построенную диаграмму путем переключения сигналов на входах R-

иS-триггера и контролируя выходы триггера по вольтметру Uвых.

3.7.Для исследования D-триггера D-вход соединительным проводником соединить с гнездом «Уровень логический», а С-вход – с гнездом «Импульс одиночный». Состояние выходов контролировать с помощью вольт-

метра Uвых. Задавая на D-вход триггера логические уровни 0 и 1 и сопровождая их одиночным импульсом по С-входу (нажать кнопку), составить таблицу режимов работы D-триггера в следующем виде (табл. 6.3):

Таблица 6.3

Из полученной таблицы определить условия переключения D-триггера при воздействии сигналов на D- и С-входы.

Построить временную диаграмму переключений исследуемого D-триггера из состояния 0 в состояние 1 и обратно в состояние 0 при использовании входов D и С. Графики изменения во времени параметров D,

C, Q и Q располагать по вертикали друг под другом. Проверить построен-

ную диаграмму путем переключения сигналов на входах D- и C-триггера и контролируя выходы триггера по вольтметру Uвых.

Для перевода D-триггера в режим Т-триггера необходимо соединить

D-вход с инверсным выходом Q . При подаче на С-вход одиночных им-

пульсов или последовательности импульсов с гнезда «Генератор импульсов» контролировать выходы в первом случае вольтметром Uвых, во втором

– осциллографом.

Подать сигналы на R- и S-входы и одновременно на D- и С-входы. Комбинацией сигналов R и S обеспечить переключение D-триггера в состояние 0, не меняя сигналы R и S попытаться переключить D-триггер в состояние 1, воздействуя на входы D и С. При этом контролировать состояния выходов D-триггера по вольтметру Uвых. Установить триггер сигналами R и S в состояние 1. Не меняя сигналы R и S попытаться переклю-

252

чить D-триггер в состояние 0, воздействуя на входы D и С. Опять контролировать выходы. По результатам опыта сделать выводы.

3.7. Для исследования JK-триггера J- и К-входы соединительными проводниками соединить с гнездами «Уровень логический», а С-вход – с гнездом «Импульс одиночный». Состояние выходов контролировать с помощью вольтметра Uвых. Задавая на J- и К-входы триггера логические уровни 0 и 1 и сопровождая их одиночным импульсом по С-входу (нажать кнопку), составить таблицу режимов работы D-триггера в следующем виде

(табл. 6.4):

Из полученной таблицы определить условия переключения JKтриггера при воздействии сигналов на JK- и С-входы.

Построить временную диаграмму переключений исследуемого JK-триггера из состояния 0 в состояние 1 и обратно в состояние 0 при использовании входов J, K и С. Графики изменения во времени параметров J,

K, C, Q и Q располагать по вертикали друг под другом. Проверить постро-

енную диаграмму путем переключения сигналов на входах J, K и C JK-триггера и контролируя выходы триггера по вольтметру Uвых.

Для перевода JK-триггера в режим Т-триггера необходимо подать логические сигналы уровня 1 на J- и K-входы одновременно. При подаче на С-вход одиночных импульсов или последовательности импульсов с гнезда «Генератор импульсов» контролировать выходы в первом случае вольтметром Uвых, во втором – осциллографом.

Подать сигналы на R- и S-входы и одновременно на J-, K- и С-входы. Комбинацией сигналов R и S обеспечить переключение JK-триггера в состояние 0; не меняя сигналы R и S, попытаться переключить JK-триггер в состояние 1, воздействуя на входы J, K и С. При этом контролировать состояния выходов JK-триггера по вольтметру Uвых. Установить триггер сигналами R и S в состояние 1; не меняя сигналы R и S, попытаться переключить JK-триггер в состояние 0, воздействуя на входы J, K и С. Опять контролировать выходы. По результатам опыта сделать выводы.

253

4. Отчет по работе

По результатам исследований выполнить отчет, на титульном листе которого указать название лабораторной работы, фамилию, и.о. исполнителя, номер группы и дату выполнения.

В отчете вычертить схему исследуемого устройства. Привести таблицы истинности логических схем (элементов) и таблицы режимов работы триггеров, алгебрологические выражения логических функций, временные диаграммы переключения триггеров. Сформулировать основные свойства исследуемых логических схем и триггеров.

Контрольные вопросы

1.Понятие логических функций, способы их задания и применение.

2.Элементарные логические функции, их алгебрологические выражения и таблицы истинности?

3.Логические функции И-НЕ и ИЛИ-НЕ, формы их представления.

4.Основные законы алгебры логики.

5.Чему равное двойное отрицание?

6.Условные графические обозначения логических элементов.

7.Физическая форма представления логических сигналов.

8.Понятие триггера и его основные свойства.

9.RS-триггер на элементах И-НЕ, его свойства и режимы работы.

10.Интегральный D-триггер, его свойства и условия переключения.

11.Как включить D-триггер в режиме Т-триггера.

12.Интегральный JK-триггер, его свойства и условия переключения.

13.Как включить JK-триггер в режиме Т-триггера.

14.Применение RS-триггеров, D-триггеров и JK-триггеров.

Лабораторная работа № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СЧЕТЧИКОВ ИМПУЛЬСОВ

Цель работы: изучить принцип действия и практически ознакомиться с назначением, работой, свойствами и применением счетчиков импульсов.

Основные теоретические положения.

Счетчик импульсов служит для подсчета импульсов, поступивших на его вход. Счетчики импульсов находят весьма широкое применение в циф-

254

ровых устройствах, в частности, в измерительных устройствах, микропроцессорах, микроЭВМ, и др.

По виду системы счисления счетчики бывают двоичные и двоичнодесятичные. По направлению счета – реверсивные и нереверсивные. Существуют счетчики с параллельным занесением информации и без занесения информации. В настоящее время промышленностью выпускается большой ассортимент различных счетчиков-импульсов в виде интегральных микросхем различных серий. Зная схемотехнику их применения, можно построить любое пересчетное устройство, например, цифровые часы или делитель импульсов.

В данной лабораторной работе исследуются схема и свойства четырехразрядного двоичного счетчика на D-триггерах (ИМС К1555ТМ2) и четырехразрядного двоично-десятичного счетчика на ИМС К1555ИЕ2.

Устройство, принцип действия, свойства и характеристики двоичных и двоично-десятичных счетчиков в интегральном исполнении описаны в данном УМК (см. раздел 14 «Импульсные и цифровые устройства»,

с. 131 – 138).

1. Описание лабораторного оборудования Лабораторный стенд ЭС-21 предназначен для исследования типо-

вых интегральных логических схем, триггеров и счетчиков импульсов. В данной лабораторной работе путем установки соответствующих съемных панелей стенд позволяет выполнить исследования следующих типовых счетчиков импульсов в интегральном исполнении:

−двоично-десятичного четырехразрядного счетчика на JKтриггерах ИМС К155ТВ1 (панель 5);

−двоичного четырехразрядного счетчика на D-триггерах ИМС К155ТМ2 (панель 6);

−двоично-десятичного четырехразрядного счетчика на ИМС К155ИЕ2 (панель 7).

Внешний вид используемых съемных панелей приведен на рис. 7.1 – 7.3. В состав стенда входят:

−источник постоянного регулируемого напряжения Uвх, предназначенный для получения плавно регулируемого напряжения в пределах от 0 до +3 В;

−источник уровня «Уровень логический» – для формирования коротких одиночных импульсов положительной или отрицательной полярности;

−генератор одиночных импульсов «Импульс одиночный» – для формирования коротких одиночных импульсов положительной или отрицательной полярности;

255

−устройства коммутации «Логика», «Триггеры», «Счетчики», предназначены для переподключения входных и выходных цепей исследуемых схем к соответствующим гнездам;

−«Счетчик импульсов» с цифровым индикатором предназначен для контроля числа входных импульсов, подаваемых на вход пересчетных схем;

−«Нагрузка» – является эквивалентом подключенных пяти, десяти

ипятидесяти входов логических элементов соответственно.

Назначение необходимых органов управления и средств контроля:

−тумблер «Сеть» − для включения и выключения стенда;

−индикатор «Вкл» − для контроля включения;

−вольтметр Uвх предназначен для измерения величины входного напряжения, подаваемого на вход схемы;

−вольтметр Uвых предназначен для измерения величины выходного напряжения, формируемого на выходе схемы;

−ручка Uвх служит для установки величины входного напряжения, подаваемого на вход исследуемой схемы (контроль этого напряжения осуществляется по вольтметру Uвх);

−тумблеры «Уровень логический» служат для выбора логических уровней 0 или 1, подаваемых на входы логических схем;

−кнопка «Импульс одиночный» – при нажатии происходит формирование коротких одиночных импульсов вида:

−переключатели «Логика», «Триггеры», «Счетчик» обеспечивают коммутацию цепей исследуемых схем в соответствии с установленной съемной панелью;

−тумблером «Счет – Уст.0» осуществляется выбор режима работы цифрового индикатора «Счетчик импульсов»;

−лампы индикации 1 – 7 показывают номер подключенной съемной панели;

−светодиоды «Уровень логический», «Импульс одиночный» обеспечивают индикацию логической 1;

−гнезда Uвх − с них снимается постоянное регулируемое напряжение от 0 до +3 В;

−гнезда «Уровень логический» − с них снимаются сигналы логических уровней 0 и 1;

−гнезда «Импульс одиночный » − с них снимаются короткие импульсы положительной или отрицательной полярности для подачи на входы исследуемых схем;

257

−гнезда «Генератор импульсов» − с них снимаются последовательности прямоугольных импульсов фиксированных частот;

−гнезда «Вход» предназначены для подачи на них необходимых логических уровней или последовательностей импульсов;

−гнезда «Выход» предназначены для подключения приборов контроля или нагрузки;

−гнездо «Вход» счетчика импульсов служит для подачи на счетчик входных импульсов;

−гнезда «Нагрузка» служат для подключения к нагрузке выходных цепей исследуемых схем;

−гнезда «┴» предназначены для подключения общего провода внешних контролирующих устройств.

2. Задания и порядок выполнения работы

2.1.Ознакомиться со схемой лабораторного стенда, расположением элементов схемы. Изучить назначение регулировочных элементов, переключателей и измерительных приборов.

2.2.Изучить порядок включения и настройки осциллографа, назначение регулировочных элементов и переключателей и подключение осциллографа к исследуемой схеме.

2.3.Установить на стенд съемную панель с заданной для исследования схемой счетчика импульсов, выполнить необходимые переключения в соответствующем номеру панели блоке.

2.4.Выполнить экспериментальное исследование четырехразрядного двоичного счетчика на D-триггерах (ИМС К155ТМ2) (съемная панель 6). Выполнить сброс счетчика (установить все разряды счетчика в состояние

0)и путем подачи на вход счетчика одиночных импульсов составить таблицу состояний счетчика, определить коэффициент пересчета счетчика (число различных состояний счетчика), построить временные диаграммы переключений счетчика для всех четырех разрядов.

Подать на вход счетчика последовательность импульсов от «Генератора импульсов» и сравнить осциллограммы переключения триггеров во всех разрядах с построенной временной диаграммой.

Сформулировать основные свойства исследуемой схемы двоичного счетчика.

2.5.Выполнить экспериментальное исследование четырехразрядного двоично-десятичного счетчика на ИМС К155ИЕ2 (съемная панель 7).

Выполнить сброс счетчика (установить все разряды счетчика в состояние 0) и путем подачи на вход счетчика одиночных импульсов соста-

258

вить таблицу состояний счетчика, определить коэффициент пересчета счетчика (число различных состояний счетчика), построить временные диаграммы переключений счетчика для всех четырех разрядов.

Подать на вход счетчика последовательность импульсов от «Генератора импульсов» и сравнить осциллограммы переключения триггеров во всех разрядах с построенной временной диаграммой.

Сформулировать основные свойства исследуемой схемы двоичнодесятичного счетчика.

3. Методические указания к проведению работы

3.1.Изучить принцип действия исследуемых счетчиков импульсов (см. раздел 14 «Импульсные и цифровые устройства», с. 131 – 138).

3.2.Для исследования заданной схемы установить на стенд соответствующую съемную панель, с помощью соединительных проводов выполнить необходимые подключения, переключатели «Логика», «Триггеры», «Счетчик» установить в положение, соответствующее номеру съемной панели, включить стенд.

3.3.Для исследования четырехразрядного двоичного счетчика на D-триггерах (ИМС К155ТМ2) необходимо вход сброса счетчика (R) соединительным проводником соединить с гнездом «Уровень логический», а вход импульсов счетчика – с гнездом «Импульс одиночный» и с гнездом «Вход» встроенного счетчика импульсов с цифровым индикатором. Состояние разрядов счетчика импульсов контролировать на прямых

выходах триггеров каждого разряда с помощью вольтметра Uвых или осциллографа. Состояния разрядов счетчика фиксировать в таблице следующего вида (табл. 7.1):

Таблица 7.1

Перед началом счета необходимо выполнить сброс счетчика. После подачи на вход счетчика каждого следующего импульса (нажатием кнопки в блоке «Импульс одиночный») контролировать и фиксировать состояния разрядных триггеров. Количество поданных импульсов контролировать по цифровому индикатору счета импульсов. Как только после очередного входного импульса состояние всех разрядов счетчика станет равным 0, формирование таблицы состояний счетчика следует прекратить.

259

По полученной таблице состояний определить коэффициент пересчета счетчика импульсов (общее число различных состояний) и построить временную диаграмму.

3.4. Исследование четырехразрядного двоично-десятичного счетчика на ИМС К155ИЕ2 выполняется аналогично п. 3.3.

4. Отчет по работе

По результатам исследований выполнить отчет, на титульном листе которого указать название лабораторной работы, фамилию, и.о. исполнителя, номер группы и дату выполнения.

В отчете вычертить схему исследуемого устройства. Привести таблицы состояний счетчиков импульсов, коэффициенты пересчета, временные диаграммы переключения разрядных триггеров. Сформулировать основные свойства исследуемых счетчиков импульсов.

Контрольные вопросы

1.Понятие счетчика импульсов, его функции, виды счетчиков, их назначение и применение.

2.Схема и принцип действия суммирующего двоичного счетчика импульсов на D-триггерах.

3.Схема и принцип действия вычитающего двоичного счетчика импульсов на D-триггерах.

4.Для чего нужна шина сброса в счетчиках?

5.Схема и принцип действия суммирующего десятичного счетчика импульсов на JK-триггерах.

6.Свойства суммирующего десятичного счетчика на ИМС

К155ИЕ2.

7.Какие устройства используются в качестве делителей частоты?

8.Что такое коэффициент пересчета счетчика?

9.Чему равен коэффициент пересчета n-разрядного двоичного счет-

чика?

10.Где применяются счетчики импульсов?

260