S |
R |
|
Q |
Q |
HL1 |
HL 2 |
|
HL 3 |
HL 4 |
R1 |
R2 |
|
R3 |
R 4 |
1 |
S |
& |
Q |
|
|
|
|
1 |
& |
Q |
|
||
|
R |
|
SB3 (R)
SB2 (S)
Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 И-НЕ (технологическая карта II-2)
Таблица 4 – Таблица состояний с результатами контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 И-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 |
|
|
|
11
5 Исследовать D-триггер с прямым динамическим входом синхронизации на базе интегральной микросхемы К155ТМ2 в статическом режиме. Для этого:
5.1Наложить технологическую карту II-4 (рисунок 3) на переднюю панель стенда.
5.2Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы D-триггера (рисунок 3). Уровень напряжения на входе D не индицируется, а определяется положением тумблера SA1. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL2.
Q Q
HL1 HL 2
R1 R2
SA 1 |
|
Q |
|
|
|
|
D |
T |
|
|
|
|
|
Q |
F |
C |
|
SB1
Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема контроля работы D-триггера на микросхеме К155ТМ2 (технологическая карта II-4)
5.3 Подавать с помощью тумблера SA1 информационный сигнал на вход D, а также сигнал синхронизации с помощью кнопки SB1 и определять состояние триггера. Результаты контроля записать в таблицу 5 и сделать выводы.
12
Таблица 5 – Таблица состояний с результатами контроля работы D-триггера
Входы |
Выход |
Режим |
|||
D |
C |
Предыдущее состояние |
Следующее состояние |
работы |
|
Qt |
Qt+1 |
триггера |
|||
|
|
||||
X |
0 |
0 |
|
|
|
X |
0 |
1 |
|
|
|
0 |
↑ |
0 |
|
|
|
0 |
↑ |
1 |
|
|
|
1 |
↑ |
0 |
|
|
|
1 |
↑ |
1 |
|
|
|
Примечание – Знаком «↑» обозначен положительный перепад напряжения на входе синхронизации C, а знаком «X» – произвольный уровень сигнала (0 или 1).
6 Исследовать T-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТМ2 в статическом режиме. Для этого:
6.1 Наложить технологическую карту II-7 (рисунок 4) на переднюю панель стенда.
HL1
R1
SB1
|
|
|
|
|
|
|
T |
Q |
F |
|
|
|
|
C |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y1 X2
D
Рисунок 4 – Принципиальная электрическая схема контроля работы T-триггера на микросхеме К155ТМ2 (технологическая карта II-7)
13
6.2Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы T-триггера (рисунок 4), назначение органов управления и элементов индикации. Соединить перемычкой на плате П2 инверсный выход триггера и вход D (клеммы Y1 и X2).
6.3Подавать на счетный вход T-триггера импульсы с помощью кнопки SB1 и контролировать состояние триггера по светодиоду HL1. Результаты контроля записать в таблицу 6 и построить временные диаграммы работы триггера (рисунок 5). Временную диаграмму на выходе Q следует построить для трех импульсов синхронизации. Сделать выводы о соотношении частоты входных и выходных импульсов.
Таблица 6 |
– Таблица состояний с |
результатами контроля работы |
||
T-триггера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вход |
|
Выход |
||
T |
|
Предыдущее состояние |
|
Следующее состояние |
|
Qt |
|
Qt+1 |
|
|
|
|
||
↑ |
|
0 |
|
|
↑ |
|
1 |
|
|
T
t
Tвх
Q |
Tвых |
t
Рисунок 5 – Временные диаграммы работы T-триггера
7 Исследовать JK-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТВ9 в статическом режиме. Для этого:
14
7.1 Заменить плату П2 на плату П3.1 при выключенном питании стенда, соединить перемычкой на плате П3.1 клеммы X1 и X2. Наложить на переднюю панель стенда технологическую карту II-8 (рисунок 6).
|
C |
S |
R |
J |
K |
Q |
Q |
5 В |
HL1 |
HL2 |
HL3 |
HL4 |
HL5 |
HL6 |
HL7 |
|
|||||||
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
R6 |
R7 |
R8 |
SA3 (J) |
S |
TT |
|
|
|
||
|
J |
|
|
SA4 (K) |
C |
|
|
X1 |
|
|
5 В |
|
K |
|
|
|
R |
|
R9 |
|
|
|
SB3 (R) |
F |
X2 |
|
|
|
SB2 (S) |
|
|
|
SB1(C) |
|
|
Рисунок 6 – Принципиальная электрическая схема контроля работы JK-триггера на микросхеме К155ТВ9 (технологическая карта II-8)
7.2Изучить схему контроля работы JK-триггера (рисунок 6), назначение органов управления и элементов индикации.
7.3Подавать на входы JK-триггера различные комбинации сигналов в соответствии с таблицей 7 (светодиодные индикаторы
15
HL1…HL5) и контролировать состояние триггера (светодиодные индикаторы HL6, HL7). Результаты контроля записать в таблицу 7 и сделать выводы.
8 После проверки преподавателем полученных результатов выключить питание стенда.
9 Ответить на контрольные вопросы.
10 Оформить отчет и сдать зачет.
Таблица 7 – Таблица состояний с результатами контроля работы JK-триггера
|
|
Входы |
|
|
|
Выход |
Режим работы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Предыд. сост. |
След. сост |
||
S |
R |
|
J |
|
K |
C |
триггера |
|||
|
|
Qt |
|
Qt+1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
0 |
|
X |
|
X |
X |
0 |
|
|
|
0 |
0 |
|
X |
|
X |
X |
1 |
|
|
|
0 |
1 |
|
X |
|
X |
X |
0 |
|
|
|
0 |
1 |
|
X |
|
X |
X |
1 |
|
|
|
1 |
0 |
|
X |
|
X |
X |
0 |
|
|
|
1 |
0 |
|
X |
|
X |
X |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
X |
|
X |
X |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
X |
|
X |
X |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
0 |
|
0 |
↓ |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
0 |
|
0 |
↓ |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
↓ |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
↓ |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
0 |
↓ |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
0 |
↓ |
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
↓ |
0 |
|
|
|
1 |
1 |
|
1 |
|
1 |
↓ |
1 |
|
|
|
Примечание – Знаком «↓» обозначен отрицательный перепад напряжения на входе синхронизации C.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1 Наименование и цель работы.
2 Перечень приборов, оборудования и документации.
16
3 Схемы контроля работы триггеров и соответствующие таблицы состояний (таблицы располагать в отчете рядом со схемой).
4Временные диаграммы работы T-триггера (рисунок 5).
5Выводы по результатам контроля.
6Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1 Укажите, по какому перепаду импульсов синхронизации происходит запись информации в микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9?
2 Поясните, как на основе микросхем К155ТМ2 и К155ТВ9 получить T-триггер? Укажите разницу между ними.
3 Поясните принцип работы элементов индикации на светодиодных индикаторах, используемых в схемах контроля триггеров.
4 Укажите разницу между асинхронными RS-триггерами на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ и 2 И-НЕ.
5Укажите, при каком условии JK-триггер переходит в режим хранения информации?
6Укажите, при каких входных сигналах JK-триггер работает в режиме синхронной установки?
Требования к знаниям и умениям студентов
В результате выполнения лабораторного занятия студенты должны знать принципы построения и функционирования триггерных устройств.
Должны уметь читать и составлять принципиальные схемы цифровых устройств с применением триггеров, осуществлять их контроль и диагностику.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ РЕГИСТРОВ
Цель работы
1 Изучить микросхемы регистров схемотехники ТТЛШ и КМОП, их структуру, УГО, наименование и назначение выводов.
2 Исследовать работу регистра на интегральной микросхеме К155ИР1 в режимах параллельной загрузки, последовательной загрузки и кольцевого счетчика.
17
3 Сформировать практические навыки и начальные умения контролировать работу регистра с помощью светодиодных индикаторов в статическом режиме.
Домашнее задание
1 Повторить по [5] или [7] назначение, типы, принципы построения и работы регистров.
2 Повторить по [8] назначение, основные параметры и принцип работы регистра на интегральной микросхеме К155ИР1. Зарисовать УГО и таблицу состояний регистра К155ИР1, указать назначение выводов.
3 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.
4 Выполнить индивидуальное задание. Изучить заданную микросхему регистра (таблица 8).
Таблица 8 – Исходные данные для домашнего индивидуального задания
Номер |
Условное обозначение |
Схемотехника |
Кодовое слово |
|
варианта |
международное |
прототип |
|
|
1 |
SN54ALS373 |
1533ИР22 |
ТТЛШ |
01011011 |
2 |
IN74HC165AN |
ЭКР1564ИР9 |
КМОП |
10100100 |
3 |
SN54ALS374 |
1533ИР23 |
ТТЛШ |
11011100 |
4 |
IN74HC374AN |
ЭКР1564ИР23 |
КМОП |
00100011 |
5 |
SN54ALS573 |
1533ИР33 |
ТТЛШ |
10100111 |
6 |
IN74AC273N |
ЭКР1554ИР35 |
КМОП |
01010101 |
7 |
SN54ALS873 |
1533ИР34 |
ТТЛШ |
1101 |
8 |
IN74AC373N |
ЭКР1594ИР22 |
КМОП |
00101101 |
9 |
SN54ALS574 |
1533ИР37 |
ТТЛШ |
10111011 |
10 |
IN74HC534AN |
ЭКР5564ИР41 |
КМОП |
10001011 |
4.1Выбрать из таблицы 8 микросхему регистра для заданного
варианта.
4.2Определить по [8] (для схемотехники ТТЛШ) или приложению В (для схемотехники КМОП) тип и разрядность заданного регистра, зарисовать его УГО, таблицу состояний. На УГО проставить номера выводов микросхемы регистра.
Кратко описать принцип построения и работы в различных режимах заданной микросхемы регистра.
18
4.3Указать на УГО заданной микросхемы регистра уровни информационных и управляющих сигналов, которые следует подать на входы для записи заданного кодового слова (таблица 8) в режиме параллельной загрузки.
4.4Определить по [8] или приложению Б основные статические
идинамические параметры заданной микросхемы регистра. Результат записать в таблицу, аналогичную по форме таблицы 2.
Вопросы для самоконтроля
1 Поясните назначение регистров и укажите их типы.
2 Поясните принцип построения и работы параллельного регистра на D-триггерах с прямым динамическим входом синхронизации.
3 Поясните принцип построения и работы последовательного регистра на D-триггерах с прямым динамическим входом синхронизации. Зарисуйте логическую схему и временные диаграммы для последовательной загрузки кодового слова 1010.
4 Начертите условное графическое обозначение микросхемы К155ИР1 и поясните назначение выводов.
5 Укажите возможные режимы работы регистра на микросхеме К155ИР1 и условия их обеспечения.
6 Поясните, как на микросхеме К155ИР1 обеспечить сдвиг кодового слова влево?
Приборы и оборудование
1 Универсальный лабораторный стенд по цифровой технике ОАВТ.
2 Сменная плата П3.
3Технологические карты III-1, III-2.
4Набор соединительных проводов.
5Методические указания к занятию.
Порядок выполнения работы
1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.
2Проверка выполнения индивидуального домашнего задания по п. 4.
3Получить инструктаж по порядку выполнения эксперимента и технике безопасности.
19
4 Исследовать регистр на интегральной микросхеме К155ИР1 в режиме параллельной загрузки. Для этого:
4.1 Установить сменную плату П3 в разъем и наложить технологическую карту III-2 (рисунок 7) на переднюю панель стенда.
HL1 |
HL 2 |
HL 3 |
HL4 |
HL 5 |
HL 6 |
HL 7 |
HL 8 |
R1 |
R2 |
R3 |
R 4 |
R5 |
R 6 |
R 7 |
R8 |
SA1 |
|
|
|
|
D1 |
RG |
1 |
SA2 |
|
|
|
|
D2 |
|
2 |
SA3 |
|
|
|
|
D3 |
|
3 |
SA4 |
|
|
|
|
D 4 |
|
4 |
F |
C |
|
|
SB1 |
|
|
|
Рисунок 7 – Принципиальная электрическая схема контроля работы параллельного регистра (технологическая карта III-2)
4.2Изучить схему контроля работы параллельного регистра, назначение органов управления и элементов индикации (рисунок 7).
4.3Включить питание стенда. Подать на вход LD регистра (на схеме не указан) высокий уровень тумблером SA5.
Кодовое слово подавать на параллельные входы регистра с помощью тумблеров SA1…SA4 в соответствии с данными таблицы 9 и загружать их в регистр, подавая импульсы синхронизации на вход C кнопкой SB1. Кодовое слово на параллельных входах регистра контролировать с помощью светодиодных индикаторов HL1…HL4, а на выходах – с помощью светодиодных индикаторов HL5…HL8. Резуль-
20