лабораторная работа / счетчики / Счетчики 4
.docxБАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ (ФИЛИАЛ)
ГОУ ВПО «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ
КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
по дисциплине
ВМСС
СЧЕТЧИКИ.
Выполнили:
Принял:
2011
Счетчики.
Цель работы: Знакомство с принципом работы счетчиков с различными типами переноса между разрядами. Получение навыков работы по определению временных диаграмм и составлению таблиц соответствия.
Основные понятия
Счетчик - это узел ЭВМ, который осуществляет счет и хранение кода числа подсчитанных сигналов. Внутреннее состояние счетчика характеризуется коэффициентом пересчета К, определяющим число его устойчивых состояний. Основные параметры счетчика:
-разрешающая способность - минимальное время между двумя сигналами, которые надежно фиксируются счетчиком.
-максимальное быстродействие счетчика - величина, обратная разрешающей способности и равная числу сигналов, фиксируемых счетчиком в единицу времени.
-информационная емкость - максимальное число сигналов, которые могут быть посчитаны счетчиком.
Счетчики делятся на счетчики с естественным порядком изменения состояния, в которых значение кода каждого последующего состояния отличается на 1 от предыдущего, и счетчики с произвольным изменением состояния, в этом случае значения кодов сбседних сигналов могут отличаться более чем на 1. Счетчики бывают следующих типов: суммирующие, вычитающие, реверсивные. Для всех типов счетчиков может осуществляться следующие виды переноса между разрядами: последовательный, сквозной, параллельный, групповой.
2 Описание работы стенда
Учебный стенд «Счетчики» предназначен для изучения различных видов счетчиков: суммирующий, вычитающий, реверсивный, с последовательным и параллельным переносом. Стенд состоит из трех частей:
- первая часть стенда - блок общих переключателей: «Сеть», «Переключатель работы» между верхней и нижней частью стенда, «Уст. 1», «Уст. О», «Подача импульса».
Кнопка «Сеть» подключает учебный стенд к источнику питания;
Кнопка «Переключатель работы» устанавливает режим работы стенда: в отжатом положении в работе находится верхняя часть стенда, в нажатом положении - нижняя часть стенда;
Кнопки «Уст. 1» и «Уст. О» устанавливает все разряды счетчиков соответственно в единичное и нулевое состояние;
Кнопка «Подача импульсов» служит для подачи управляющих командных импульсов на счетные входы счетчиков.
- Вторая (верхняя) часть стенда содержит четырехразрядный счетчик, реализованный на универсальных JK триггерах, перестраиваемый с помощью переключателей S2 и S3. Переключатель S2 предназначен для переключения счетчика из суммирующего в вычитающий режим работы. Переключатель S3 предназначен для преобразования переноса - из параллельного в последовательный. При работе счетчика с параллельным переносом между разрядами отсутствует вычитающий режим работы счетчика.
Рассмотрим работу данной части стенда в режиме суммирующего счетчика с последовательным переносом. Подавая импульсы с помощью кнопки SB2 на вход синхронизации первого триггера DD2, наблюдаем сложение каждого последующего импульса с накопленным значением, что отражается на светодиодах НL2, НL4, НL6, НL9. Передача сигнала происходит через контакты переключателей S2 и S3 с выходов предыдущих триггеров на входы синхронизации С последующих триггеров.
- Третья (нижняя) часть стенда содержит более сложный реверсивный счетчик с последовательно - параллельным переносом, перестраиваемый с помощью переключателей S4, S1 и S5. Переключатель S4 предназначен для перестройки счетчика из последовательного в параллельный, что достигается коммутацией прямого выхода предыдущего триггера и схемой реверсивного суммирования-вычитания, выполненной на логических элементах 2И - ИЛИ и 2И - НЕ.
Переключатель S5 предназначен для установки в счетчике суммирующего или вычитающего режима. В суммирующем режиме на S1.1. присутствует логическая единица, разрешающая реверсивное суммирование в режиме параллельного переноса. В вычитающем режиме логическая единица, разрешающая реверсивное вычитание в режиме параллельного переноса, присутствует на S1.2.
Работа счетчика в режиме суммирующего с параллельным переносом происходит следующим образом: при подаче импульсов (кнопка SВ1) на входы синхронизации триггеров DD3, DD7, DD11, DD14, происходит суммирование каждого импульса с накопленным значением, что отражается на светодиодах HLЗ, НL5, НL7, НL8. Передача сигнала происходит через схему реверсивного суммирования, выполненного на микросхемах DD3 и DD9, а также контакты переключателя S4 на счетные входы ] и К последующих триггеров. Реверс осуществляется переключателем S5.
3. Порядок выполнения работы
-
Ознакомиться с лабораторным стендом, подготовить таблицы для записи результатов реализации переключательной функции.
-
Заполнить таблицы соответствия для счетчиков, представленных на стенде:
C суммирующий счетчик с последовательным переносом:
На вход «х» будем подавать импульсы, а изменение состояний триггеров счетчика, наблюдаемых на светодиодах, запишем в таблицу 1.
Таблица 1
|
№ тактового импульса |
Выход
|
Выход
|
Выход
|
Выход
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
8 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
11 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
12 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
13 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
14 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Построим временную диаграмму:
Суммирующий счетчик с параллельным переносом:
На вход «х» будем подавать импульсы, а изменение состояний триггеров счетчика, наблюдаемых на светодиодах, запишем в таблицу 2.
Таблица 2
|
№ тактового импульса |
Выход
|
Выход
|
Выход
|
Выход
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
8 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
10 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
11 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
12 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
13 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
14 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Построим временную диаграмму:
Вычитающий четырехразрядный счетчик с последовательным переносом:
На вход «х» будем подавать импульсы, а изменение состояний триггеров счетчика, наблюдаемых на светодиодах, запишем в таблицу 3.
Таблица 3
|
№ тактового импульса |
Выход
|
Выход
|
Выход
|
Выход
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
6 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
7 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
10 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
12 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
13 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
14 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
15 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
16 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Построим временную диаграмму:
Реверсивный четырехразрядный .
На вход «х» будем подавать импульсы, а изменение состояний триггеров счетчика, наблюдаемых на светодиодах, запишем в таблицу 4.
Таблица 4
|
№ тактового импульса |
Выход
|
Выход
|
Выход
|
Выход
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
8 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
10 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
11 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
13 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
14 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
15 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
16 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Построим временную диаграмму:
Вывод: на основании проделанной работы, мы познакомились с основными принципами работы счетчиков, в частности с суммирующим, вычитающим и реверсивными счетчиками; с организацией параллельного и последовательного переносов в счетчиках, принципами наращивания входов, построению временных диаграмм работы четырехразрядных счетчиков.