МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
Кафедра информатики и вычислительной техники
ЦИФРОВЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Лабораторный практикум для студентов специальностей
2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций 2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
В 4 частях
Часть 2
Минск
2009
УДК
ББК
Ц75
Рекомендовано к изданию кафедрой информатики и вычислительной техники
07 апреля 2009 г., протокол № 7
Составитель В. И. Богородов, преподаватель высшей категории кафедры
информатики и вычислительной техники
Рецензент Е. В. Новиков, доцент кафедры информатики и вычислительной
техники, канд. техн. наук
Цифровые и микропроцессорные устройства : лабораторный Ц75 практикум для студентов специальностей 2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций, 2-45 01 02 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения. В 4 ч. Ч.2 / сост. В. И. Богородов. – Минск : ВГКС, 2009. –
63 с.
ISBN
Приводятся методические указания к лабораторным работам № 7…11. Рассматривается система обозначений функций цифровых элементов и назначения выводов по ГОСТ 2.743-91. Приводятся условные графические обозначения, таблицы состояний и основные электрические параметры триггеров, регистров и счетчиков схемотехники КМОП производства НПО «Интеграл».
Предназначено для студентов и преподавателей колледжа.
УДК
ББК
ISBN |
© Учреждение образования |
|
«Высший государственный |
|
колледж связи», 2009 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
ИЗУЧЕНИЕ ТРИГГЕРОВ НА МИКРОСХЕМАХ. РАБОТА СО СПРАВОЧНИКОМ
Цель работы
1 Изучить назначение, условное графическое обозначение (УГО), логическую структуру, назначение выводов и принцип работы микросхем D- и JK-триггеров схемотехники ТТЛШ и КМОП.
2 Получить практические навыки в организации различных типов триггеров на основе микросхем D- и JK-триггеров.
3 Получить практические навыки работы со справочной литературой.
Домашнее задание
1 Повторить по [5] или [8] назначение RS-, D- и JK-триггеров, их типы, назначение входов и выходов, таблицы состояний, логические схемы, принцип работы.
2 Изучить по [8] и приложению В примеры УГО триггеров различных типов.
3 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.
Вопросы для самоконтроля
1Дайте определение триггера.
2Поясните назначение входов S, R, D, J , K, T, C.
3Поясните, как определяется состояние триггера?
4Укажите, как делятся синхронные триггеры по способу управления записью информации, поясните их особенности?
5Укажите, какой сигнал является активным для асинхронного RSтриггера на логических элементах (ЛЭ) И-НЕ и поясните почему?
6Зарисуйте УГО и логическую схему синхронных RS- и D- триггеров со статическим управлением записью, поясните принцип работы и укажите различие.
7Зарисуйте УГО и упрощенную логическую схему синхронных D- и JK-триггеров с двухступенчатым запоминанием информации, поясните их работу. Поясните, как на основе указанных триггеров организовать T-триггер?
3
8 Зарисуйте УГО синхронного D-триггера с прямым динамическим входом синхронизации, поясните принцип работы. Укажите, как на основе указанного триггера реализуется T-триггер?
9 Поясните принцип получения уравнения триггера на примере RS-триггера.
Порядок выполнения работы
1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля.
2 Выполнить индивидуальное задание. Изучить микросхему D- триггера или JK-триггера схемотехники ТТЛШ или КМОП (таблица 1).
2.1 Выбрать из таблицы 1 микросхему триггера для заданного варианта.
Таблица 1 – Исходные данные для индивидуального задания
Номер |
Условное обозначение |
Схемотехника |
Режим работы |
|
варианта |
международное |
прототип |
|
|
1 |
SN54ALS74 |
1533ТМ2 |
ТТЛШ |
Загрузка 1 |
2 |
IN74HC174AN |
ЭКР1564ТМ9 |
КМОП |
Загрузка 0 |
3 |
SN54ALS109 |
1533ТВ15 |
ТТЛШ |
Загрузка 0 |
4 |
IN74AC109N |
ЭКР1554ТВ15 |
КМОП |
Загрузка 0 |
5 |
SN54ALS175 |
1533ТМ8 |
ТТЛШ |
Загрузка 1 |
6 |
IN74HC175AN |
ЭКР1594ТМ8 |
КМОП |
Загрузка 1 |
7 |
SN54ALS174 |
1533ТМ9 |
ТТЛШ |
Загрузка 0 |
8 |
IN74AC112N |
ЭКР1554ТВ9 |
КМОП |
Загрузка 1 |
9 |
SN54ALS74 |
1533ТМ2 |
ТТЛШ |
Загрузка 0 |
10 |
IN74HC74AN |
ЭКР5564ТМ2 |
КМОП |
Асинхрон- |
|
|
|
|
ный сброс |
2.2Определить по [8] (для схемотехники ТТЛШ) или приложениям Б и В (для схемотехники КМОП) тип заданного триггера, зарисовать его УГО и таблицу состояний. На УГО проставить номера выводов микросхемы.
Кратко описать принцип работы заданной микросхемы триггера в различных режимах, анализируя таблицу состояний.
2.3Указать на УГО микросхемы триггера уровни логических сигналов, которые следует подавать на входы для обеспечения заданного в таблице 1 режима работы.
4
2.4Пояснить, как на основе заданной микросхемы триггера получить RS- и T-триггеры.
2.5Определить по [8] или приложению Б основные статические
идинамические параметры заданной микросхемы триггера. Результат записать в таблицу, аналогичную по форме таблицы 2.
3 Ответить на контрольные вопросы.
4 Составить отчет и сдать зачет.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1 Наименование и цель лабораторной работы.
2 Выполненное индивидуальное задание (условие и ответы на пункты 2.2…2.4).
3 Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1 Начертите УГО и таблицу состояний триггера ЭКР1564ТР2 (IN74HC279AN), поясните назначение, принцип построения и работу в различных режимах.
2 Начертите УГО и таблицу состояний триггера ЭКР1564ТМ7 (IN74HC75AN), поясните назначение, принцип построения и работу в различных режимах.
5
6
Таблица 2 – Основные статические и динамические параметры заданных микросхем (образец заполнения)
Международ- |
Условное обо- |
Схемо- |
UИП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ное обозначе- |
значение по |
техника |
(VCC) |
(V ), |
(V ), |
(I ), |
(I |
IH |
), |
(I ), |
(I |
OH |
), |
(I ), |
(t |
|
), |
(t ), |
ние микросхем |
ГОСТ 17021-88 |
|
|
OL |
OH |
IL |
|
|
OL |
|
|
CC |
PLH |
|||||
|
|
не |
не ме- |
не |
не |
не |
не |
|
не |
|
|
PHL |
||||||
|
|
|
|
не |
|
не |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
более |
нее |
более |
более |
более |
более |
более |
более |
более |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
В |
В |
В |
мкА |
мкА |
мА |
мА |
мкА |
|
нс |
|
нс |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
IN74AC74N |
ЭКР1554ТМ2 |
КМОП |
5 |
0,1 |
4,9 |
– 1 |
|
1 |
|
24 |
– 24 |
40 |
10,5 |
10,5 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
SN54ALS109 |
1533ТВ15 |
ТТЛШ |
5 |
0,4 |
2,4 |
– 400 |
40 |
8,0 |
– 0,4 |
4·103 |
|
16 |
|
18 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания |
|
|
|
|
|
1 |
В скобках указаны международные обозначения соответствующих параметров. |
|
|
||
2 |
Для микросхем схемотехники КМОП параметры указаны для напряжения источника питания |
||||
UИП = 5 В и рабочей температуры от минус 40 до плюс 85°С. Максимальный потребляемый ток Iпот |
|||||
указан для выходного тока |
= 0 мкА, а уровни выходных напряжений |
и |
– для |
≤ 50 мкА. |
|
3 |
Для микросхем схемотехники ТТЛШ указан средний потребляемый ток Iпот. Его значение можно |
||||
найти в справочнике [8] либо определить расчетным путем.
Требования к знаниям и умениям студентов
В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать назначение, логические схемы и принцип функционирования различных типов триггеров на микросхемах.
Должен уметь:
–определять по УГО тип триггера и назначение выводов;
–обеспечивать различные режимы работы микросхем триггеров.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРИГГЕРОВ
Цель работы
1 Исследовать работу асинхронных и синхронных триггеров с динамическим управлением записью в статическом режиме.
2 Сформировать практические навыки и начальные умения осуществлять контроль работы триггеров с помощью светодиодных индикаторов.
Домашнее задание
1 Повторить по [5] или [7] назначение, схемное построение и принцип работы асинхронных и синхронных триггеров.
2 Повторить по [8] назначение и основные параметры триггеров на интегральных микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9.
3 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля. 4 Подготовить бланк отчета (см. содержание отчета).
Вопросы для самоконтроля
1 Поясните назначение S, R, D, T, J, K, C входов триггеров.
2 Поясните, что означает активный и пассивный уровень сигнала на входе триггера?
3 Поясните, почему асинхронный RS-триггер на логических элементах 2 И-НЕ называют триггером с инверсными входами?
4Поясните разницу между асинхронными и синхронными триггерами.
5Поясните причину появления неопределенного состояния в RSтриггерах и методы его устранения в других типах триггеров.
7
6 Поясните особенности синхронных триггеров со статическим и динамическим управлением записью.
7Поясните, как на основе D- и JK-триггеров получить T-триггер?
8Начертите условное графическое обозначение триггеров на интегральных микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9, поясните их назначение, принцип построения и работы.
Приборы, оборудование и документация
1 Универсальный лабораторный стенд по цифровой технике ОАВТ.
2 Сменные платы П2 и П3.1.
3Технологические карты II-1, II-2, II-4, II-7, II-8.
4Набор соединительных проводов.
5Методическое руководство к занятию.
Порядок выполнения работы
1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.
2 Инструктаж по порядку выполнения эксперимента и технике безопасности.
3 Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ в статическом режиме. Для этого:
3.1Установить сменную плату П2 в разъем и наложить технологическую карту II-1 (рисунок 1) на переднюю панель стенда.
3.2Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы RS-триггера (рисунок 1), назначение органов управления и элементов индикации. Следует помнить, что сигнал на вход S подается
спомощью кнопки SB3, а на вход R – с помощью кнопки SB2. Активный высокий уровень сигнала на входах индицируется с помощью светодиодов HL1, HL2. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL3.
3.3Включить питание стенда. Подавать с помощью кнопок SB2 и SB3 все возможные комбинации сигналов на входы S и R и контро-
лировать состояние триггера. Предыдущее состояние триггера Qt устанавливать путем подачи соответствующих сигналов на входы S и R. Результаты контроля записать в таблицу 3 и сделать выводы.
8
R S Q Q
HL1 HL2 HL3 HL4
R1 R2 R3 R4
R 1 Q
+ 5 В
1 Q
S
SB3 (S)
SB2 (R)
Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема контроля работы асинхнронного RS-триггера на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ (технологическая карта II-1)
9
Таблица 3 – Таблица состояний с результатами контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ
Входы |
Выход |
Режим |
||
S |
R |
Предыдущее состояние |
Следующее состояние |
работы |
|
|
Qt |
Qt+1 |
триггера |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
4 Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 И-НЕ в статическом режиме. Для этого:
4.1Наложить технологическую карту II-2 (рисунок 2) на переднюю панель стенда.
4.2Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы RS-триггера (рисунок 2). При этом следует помнить, что светодиодные индикаторы HL1 и HL2 индицируют активные (низкие) уровни сигналов на входах S и R. Сигнал на вход S подается с помощью кнопки SB2, а на вход R – с помощью кнопки SB3. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL3.
4.3Подавать с помощью кнопок SB2 и SB3 все возможные комбинации сигналов на входы S и R и контролировать состояние триггера. Результаты контроля записать в таблицу 4. Сделать выводы (сравнить результаты контроля RS-триггеров в таблицах 3 и 4).
10