Лабораторная работа - Счётчик с дешифратором

Федеральное Агенство по Образованию РФ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра телевидения и управления

ОТЧЕТ

О лабораторной работе по дисциплине

“Цифровые устройства и микропроцессоры”

СЧЕТЧИК С ДЕШИФРАТОРОМ

Выполнили

студенты гр. 145-3:

Абраменко А.Ю.

Берестенников М.Г.

Ольховецкая М.М.

Проверил:

Потехин В.А.

ТОМСК 2008

Введение

Целью данной работы является знакомство с принципами работы схемы счетчика с дешифратором.

2 Описание схемы устройства.

Принципиальная схема приведена на рисунке 2.1. Она включает в себя счетчик D1,

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема счетчика с дешифратором

Счётчик D1 (микросхема К155ИЕ7) - это двоичный реверсивный счетчик. Вход R - асинхронный вход установки в нулевое состояние высоким уровнем напряжения. Т. е. это вход, который служит для исполнения микрокоманды установки в ноль: Y1: Сч(4):=0;

Входы '+1", "-1" - счетные входы для выполнения микрооперации счета:

Счет на увеличение: +1: Y2: Сч(4)= Сч(4)+1.

Счет на уменьшение: -1: Y3: Сч(4)= Сч(4)-1.

Причем, при отсутствии какого-либо из управляющих сигналов на счетные входы должен быть подан высокий уровень напряжения. При подаче на вход "+1" импульсов с генератора на выходах 1, 2, 4, 8 счетчика образуется двоичный код, соответствующий числу импульсов, пришедших на счетный вход. Т. к. счетчик четырехразрядный, то он имеет 16 состояний:

1 - 0000

2 - 0001

3 - 0010

….

16 - 1111

Когда счетчик находится в состоянии 1111, то очередной импульс на его входе "+1" переведет выходы 1, 2, 4, 8 счетчика в нулевое состояние, а на выходе ">15" появится сигнал переноса единицы в старший разряд (низкий уровень сигнала).

Если счетчик работает на вычитание (“-1”), то при переходе состояния из 0000 в состояние 1111 возникает заем из старшего разряда. Это отображается появлением сигнала низкого уровня на выходе “<=0”.

Входы D1, D2, D4, D8 предназначены для записи четырехразрядного кода в счетчик, причем этот код записывается при поступлении на вход С сигнала низкого уровня, т.е. в счетчике реализуется микрооперация присвоения: Y4: Сч(4):=D; где D- четырехразрядный двоичный код на входах D1, D2, D4,D8. При выполнении микрооперации установки на всех остальных входах (+1,-1) должны быть установлены высокие уровни сигналов.

Дешифратор D3 – это комбинационная схема для преобразования четырехразрядного двоичного кода (подается на входы 1,2,4,8) в 16-разрядный унитарный двоичный код.

Унитарный двоичный код – это такой код, который характерен отличным значением одного разряда от всех остальных. Выход дешифратора, который имеет значение разряда отличное от остальных, называется возбужденным. Дешифратор описывается следующей системой булевых функций:

;

;

;

………………………………..

;

где - сигналы на входах управления ;

Х0 - сигнал на входе 1;

Х1 - сигнал на входе 2;

Х2 - сигнал на входе 4;

Х3 - сигнал на входе 8;

Yi- сигнал на i-м выходе.

Таким образом для “включения” дешифратора в работу необходимо, чтобы на управляющих входах присутствовали сигналы низкого уровня. Каждой кодовой комбинации на входах 1,2,4,8 соответствует свой вход Yi, причем возбужденный вход принимает низкое значение уровня сигнала.

Счетчик D1 помимо счета может выполнять функцию делителя входной частоты. По отношению к входной частоте f (на входах +1 или -1) частота на выходе 1 имеет значение f:2 на выходе 2- f:4, на выходе 4 – f:8, на выходе 8 – f:16.

2 План работы

1) Проверим работу счетчика и дешифратора при счете на возрастание и убывание.

2) Соберем делитель частоты с коэффициентом деления 16-N, где N- двоичное четырехразрядное число, подаваемое на входы D1, D2, D4, D8. Число N записывают, когда на вход С поступает сигнал низкого уровня. Чтобы счетчик всегда вел счет с N до 15 необходимо при выработке каждого импульса переполнения (“>15”) записывать в счетчик снова это же число N. То есть надо припаять выход ”>15” ко входу С.

Для того чтобы счетчик вел счет на возрастание необходимо подавать тактирующие импульсы на вход “+1”, при этом на вход “-1” должен подаваться высокий уровень сигнала. Для того чтобы счетчик вел счет на убывание нам необходимо подавать тактирующие импульсы на вход “-1”, при этом на вход “+1” должен подаваться сигнал высокого уровня.

Для записи в счетчик нового числа необходимо на вход “C” (Clock) подавать сигнал высокого уровня. Его будем подавать с выходов “≥15” или “≤0” счетчика. На вход “R” (Reset) должен подаваться сигнал низкого уровня. Подача сигнала высокого уровня приводит к сбросу счетчика.

Для того чтобы включить дешифратор в работу, на входы “W1” и “W2” должен подаваться сигнал низкого уровня.

Выходные сигналы с дешифратора наблюдаем с помощью индикаторов.

3 Произведем распайку выводов

Подадим питание на схему счетчика с дешифратором:

Вывод I47 (+5 В) припаяем к выводу 27 платы макета.

Вывод J47 (0В) припаяем к выводам 2 и 48 платы макета.

Сигнал на входах предустановки счетчика D8, D4, D2, D1 будем задавать тумблерами F₅, F₄, F₃, F₂, соответственно, и контролировать индикаторами D₃, D₂, D₁, D₀.

Счетный вход «+1» задается тумблером F₈ и контролируется индикатором D₇.

Счетный вход «-1» задается тумблером F₇ и контролируется индикатором D₆.

Вход установки «С» задается тумблером F₁ и контролируется индикатором D₅.

Вход сброса «R задается тумблером F₆ и контролируется индикатором D₄.

Вход разрешения дешифратора припаяем непосредственно к общему проводу.

Выходы дешифратора контролируются индикаторами А₇-А₀, В₇-В₀.

Выходы счетчика контролируются индикаторами С₃, С₂, С₁, С₀.

Выходы переноса счетчика контролируются индикаторами: «>15» - D₂, «<0» - D₁.

4 Проверка работы

Будем вести счет вперёд, т. е. на вход “-1” счетчика подадим сигнал высокого уровня (тумблер F₇ включен), а на вход “+1” счетчика будем подавать тактовые импульсы. Тумблер F₆ (вход “R” счетчика) выключен. Тумблер F₆ (вход “R” счетчика) включаем и выключаем, т. е. сбрасываем счетчик. Индикаторы С₃, С₂, С₁, С₀ не горят. Индикаторы А и В горят все кроме индикатора В₀, сигнализируя состояние 0000 счетчика. Тумблер F₈ (вход “+1” счетчика) периодически включаем и выключаем. Индикаторы С₃, С₂, С₁, С₀ отображают увеличивающийся двоичный код. Значение числа увеличивается каждое включение/выключение тумблера F₈. На индикаторах А и В происходит сдвиг потухшего индикатора на одно положение влево. Индикация доходит до А₇, затем снова тухнет В₀, т. е. счетчик сбросился на ноль (0000). При этом тухнет индикатор переноса D₂ «>15».

Будем вести счет назад, т. е. на вход “+1” счетчика подадим сигнал высокого уровня, а на вход “-1” счетчика будем подавать тактовые импульсы. Тумблер F₆ (вход “R” счетчика) выключен. Тумблер F₈ включен, т.е. на вход “+1” счетчика подается сигнал высокого уровня. Тумблер F₆ (вход “R” счетчика) включаем и выключаем, т. е. сбрасываем счетчик. Индикаторы С₃, С₂, С₁, С₀ не горят. Индикаторы А и В горят все кроме индикатора В₀. Тумблер F₇ (вход “-1” счетчика) периодически включаем и выключаем. Индикаторы отображают уменьшающийся двоичный код. Значение числа уменьшается каждое включение/выключение тумблера F₇. На индикаторах А и В происходит сдвиг потухшего индикатора на одно положение вправо. Индикация идет от А₇ до В₀ , затем снова тухнет А₇, т. е. счетчик установился в 1111. При этом тухнет индикатор переноса D₁ «<0».

Организуем счетчик со счетом от 8 (1000) до 15 (1111). Для этого зададим N=1000, подав на входы D1, D2, D4, D8 счетчика двоичный код т. е. включив тумблер F₅. Соединим выход переполнения «>15» со входом установки счетчика С, припаяв соответствующий провод.

Будем вести счет вперёд, т. е. на вход “-1” счетчика подадим сигнал высокого уровня (тумблер F₇ включен), а на вход “+1” счетчика будем подавать тактовые импульсы. Тумблер F₆ (вход “R” счетчика) включаем и выключаем, т. е. сбрасываем счетчик. Загорается индикатор С₃, что соответствует числу 1000. Индикаторы А и В горят все кроме индикатора А₀. Тумблер F₈ (вход “+1” счетчика) периодически включаем и выключаем. Индикаторы С₃, С₂, С₁, С₀ отображают двоичный код. Значение числа увеличивается каждое включение/выключение тумблера F₈. Происходит сдвиг потухшего индикатора на одно положение влево. Индикация доходит до А₇, затем снова тухнет А₀, т. е. счетчик сбросился в состояние 1000.

Таким образом, мы получили счетчик, считающий от 8 до 15, значит коэффициент пересчета счетчика равен 16-8=8.

5 Выводы

В данной лабораторной работе мы ознакомились с принципиальной схемой устройства счетчика и дешифратора, проверили работу счетчика на возрастание, на убывание, также собрали делитель частоты.