Задание

1. Используя компоненты Electronics Workbench соберите схему для исследования четырехразрядного регистра сдвига, представленную на рис.7

Рис. 7

В этой схеме регистр сдвига собран на четырех D-триггерах, состояние которых индицируется лампочками Q₁..Q_4.

На последовательный вход регистра подается логический 0 или 1 с переключателя D. С генератора одиночного импульса, собранного на переключателе С, двух резисторах 1кОм и двух элементах И-НЕ, при каждом переключении переключателя С из 0 в 1 и обратно, выдается один синхроимпульс сдвига, очищенный от дребезга контактов.

Включите схему. Подайте логическую 1 на вход D регистра и затем один синхроимпульс на вход С. Подайте логический 0 на вход D регистра. Подайте еще 3 синхроимпульса, наблюдая за состоянием триггеров. Составьте временную диаграмму. Пронаблюдайте запись в регистр и прохождение через него других двоичных кодов. Составьте временные диаграммы.

2. Используя компоненты Electronics Workbench соберите схему трехразрядного двоичного счетчика, представленного на рис.5

Подключите ко входу С счетчика генератор прямоугольных импульсов амплитудой 5В и частотой 0,2…1Гц. Для индикации состояния генератора и триггеров, к их выходам подключите лампочки или светодиоды с ограничительными резисторами 330 Ом. Включите схему, составьте таблицу изменения состояний триггеров, начиная с состояний Q1=Q2=Q3=0. Зарисуйте временную диаграмму работы двоичного счетчика.

Для удобства наблюдений работу схемы можно приостанавливать нажатием кнопки PAUSE, а при использовании триггеров с R-входом и дополнительного переключателя сброса, счетчик можно обнулять, не дожидаясь его периодического самообнуления.

3. Соберите схему, представленную на рис.8, для исследования двоично-десятичного счетчика. Схема собирается на двух конкретных микросхемах:

• SN7400 (аналог К155ЛА3, содержит 4 элемента 2И-НЕ)

• SN7490 (аналог К155ИЕ2, содержит двоично-десятичный четырехразрядный счетчик с инверсным динамическим входом)

Кроме того, схема содержит источник питания(5В), переключатель R сброса счетчика в ноль, переключатель С подачи одиночного импульса, лампочки индикации состояний счетчика (1,2,4,8) и его входа(С), резисторы и светодиодный семисегментный индикатор со встроенным дешифратором двоично-десятичного кода в семисегментный код.

Рис. 8

На микросхеме 7400(используется ее половина) собран асинхронный RS-триггер, который вместе с переключателем С и двумя резисторами 1кОм, образует генератор одиночного импульса. Микросхема 7490 содержит четыре счетных триггера, причем первый из них (А) отделен от остальных трех(B,C,D), которые соединены так, что образуют счетчик с модулем счета 5. Поэтому чтобы получить десятичный счетчик (с модулем счета 10) необходимо выход QA первого триггера соединить со счетным входом СКВ второго триггера. Таким образом, входом двоично-десятичного четырех разрядного счетчика будет вход СКА(вывод 14), а выходами QA, QB, QC, QD с «весами» соответственно: 2⁰=1, 2¹=2, 2²=4, 2³=8. Состояние счетчика в двоичном коде отображают лампочки 1,2,4,8, а в десятичном коде-семисегментный индикатор.

Включите схему. Исследуйте работу счетчика, устанавливая переключатель С попеременно в 1 и 0. Заполните таблицу состояний триггеров в зависимости от номера входного импульса. Составьте временную диаграмму работы счетчика. Сбросить счетчик в 0 можно ключом R.

4. Вместо генератора одиночного импульса подключите ко входу СКА счетчика (Вывод 14) генератор прямоугольных импульсов, амплитудой +5В и частотой 1…2Гц. Наблюдайте за изменением состояний лампочек и индикатора, пока принцип работы счетчика не станет ясен.

Замечание. На практике часто применяют дешифраторы четырехразрядного двоичного кода в семисегментный выполненные в виде отдельных микросхем (например, SN7447, SN7448, К514ИД1, К514ИД2), которые подключают к семисегментным светодиодным индикаторам, не имеющим дешифраторов (например, MAN-1, АЛС-321, АЛС-324, АЛС-333).

5. Подключите к выходу генератора и к выходам QA, QB, QC, QD счетчика анализатор логических сигналов (Logic Analyzer), предназначенный для индикации двоичных слов, с помощи кнопки Set установите внутреннюю частоту прибора выше частоты генератора импульсов, а число импульсов на деление (Clocks per division) для удобства наблюдения сделайте равным 1-4. Анализатор позволяет существенно облегчить составление временных диаграмм и отладку цифровых схем.