3. Предварительное расчётное задание

Составить принципиальную схему следующих устройств на заданной элементной базе:

1. Параллельного регистра памяти;

2. Регистра сдвига для преобразования 4-разрядного последовательного двоичного кода в параллельный;

З. Кольцевого счётчика без коррекций сбоев с К_СЧ = 4;

4. Кольцевого счётчика с коррекцией сбоев с К_СЧ = 4;

5. Счётчик Джонсона с К_СЧ = 8.

В качестве основной элементной базы используются ИМС следующих интегральных серий:

а) D - триггеры серии К155;

б) JK - триггеры серии K155;

в) регистр сдвига KI55ИPI;

г) регистр сдвига KI55ИPI3.

4. Рабочее задание

4.1. Исследовать работу регистра сдвига в режиме преобразования входного последовательного кода.

Поставить переключатель S1 в положение "Ручной". С помощью переключателя S9 установить регистр в нулевое состояние. Положение остальных переключателей не имеет значения.

4.1.1. Исследовать работу регистра при приёме информации, например, порта D_R, для чего выход генератора кода (клемма X10) соединить с входом D_R (клемма Х3). Переключатель направления сдвига S3 установить в положение "Вправо". При проведении исследований состояния D_R на выходах Q0 - Q7 в каждом такте заносить в таблицу функционирования (табл. 3.6).

На первых восьми тахтах записать в регистр последовательный 8-разрядный код, например 101101000, для чего поразрядно устанавливать генератором кода (переключатель S5) необходимую информацию (Q1) и продвигать её тактовым сигналом (переключателем S2) в регистр.

На 8 - 16 тактах продвигать записанную информацию вправо.

Выделить в таблице значения Q0 - Q7 на 8-ом такте и значение Q7 после 8-го такта.

Таблица 3.6

С	DR	Q0	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7
Последовательный код
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
1
				Таблица 3.6 (продолжение)
2
…
8
Параллельный код
9
10
…
15
16

Убедиться, что на выходе регистра Q7 (индикатор VD8) после 8-го тактового импульса имеет место последовательный код, аналогичный входному. Это говорит о том, что регистр работает в режиме преобразования последовательного кода на входе, в последовательный на выходе.

Убедиться, что на восьмом такте на выходах Q0 –Q7 появляется параллельный код, эквивалентный последовательному на входе. При этом старший (первый) разряд входного последовательного кода занимает место Q7, а младший разряд - соответственно Q0.

4.1.2. Определить, каким перепадом (положительным – фронтом или отрицательным – срезом) тактируется регистр при сдвиге информации.

Оставить положения переключателей согласно п. 4.1, подать сигнал на регистр с правого порта на вход D_R.

4.1.2.1. При ненажатом переключателе S2, переключая генератор кода с помощью переключателя S5 , убедиться, что информация на выходе регистра не изменяется. Это свидетельствует, что регистр не тактируется по входу "С" сигналом низкого уровня (потенциал «0»).

2. Нажать и удерживать в нажатом состоянии переключатель S2. Убедиться, что информация на выходе регистра сдвинулась на 1 шаг. Это свидетельствует о том, что регистр тактируется логическим уровнем «1», либо перепадом 0 1.

4.1.2.3. Удерживая переключатель S2 нажатым и переключая S5, убедиться, что информация на выходе регистра не изменяется. Это означает, что регистр по входу "С" не тактируется сигналом высокого уровня (потенциал «1»). Следовательно, регистр по тактовому входу "С" тактируется только перепадом 0 1.

4.2. Исследовать работу регистра сдвига в режиме преобразования параллельного кода.

Поставить переключатель S1 в положение "ручной", убрать перемычку (разорвать связь), соединяющую выход генератора кода (клемма X10) с входом D_R (клемма X4) или входом D_L (клемма Х4).

С помощью переключателя S9 установить регистр в нулевое состояние.

Изменяя положение переключателей S1 – S8 , набрать параллельный код. Нажать переключатель S4, переключив регистр в режим "запись" с параллельного порта D0 – D7.

Не отпуская переключателя S4 с помощью переключателя S2 подать на тактовый вход "C" импульс. Отпустив переключатель S4, убедиться, что на выходном порте регистра Q0 - Q7 осуществлена запись и хранение параллельной информации.

Подавая на тактовый вход "С" импульсы, и сдвигая информацию вправо или влево в зависимости от положения переключателя S3_., составить таблицу функционирования (истинности) регистра при записи параллельной информации (аналогично табл. 3.6)

Определить, на каком по счёту тактовом импульсе на выходе Q0 или Q7 имеет место старший и младший разряд входного параллельного двоичного кода.

4.3. Исследовать кольцевой счётчик, построенный на основе регистра сдвига.

Поставить переключатели S1 в положение "Автомат", S3- сдвиг "Вправо".

4.3.1. Исследовать кольцевой счётчик на основе регистра с циркуляцией сигнала высокого уровня (логической «1»).

Соединить вход D_R (клемма Х3) с выходом Q7 (клемма Х2). С помощью переключателей кода S5 – S8 набрать код, например 1000. Нажав переключатель S4, записать этот код в регистр. Изменяя сопротивление резистора R1, установить частоту следования тактовых импульсов, удобную для наблюдения.

Поставить переключатель S1 в положение "Ручной" и, нажимая переключатель S2, обеспечить получение одиночных тактовых импульсов. Состояния на выходах Q0 - Q7 внести в таблицу функционирования, составленную аналогично табл. 3.6.

4.3.2. Исследовать влияние сбоев на работу кольцевого счетчика. Положения переключателей аналогично п. 4.3.1.

С помощью переключателей кода S5 – S9 набрать код 1010, имитируя "лишнюю" единицу в кольце, и записать этот код в регистр.

Наблюдать работу счётчика в автоматическом режиме, а в ручном режиме составить таблицу функционирования, аналогичную табл. 3.6.

4.3.3. Исследовать работу кольцевого счётчика со сдвигом вправо с коррекцией сбоев при циркуляции логической «1».

Поставить переключатели S1 в положение "Автомат", S3 - сдвиг "Вправо". Соединить между собой вход DD3 (клемма X3) и выход элемента DD4 (клемма X6).

Изменяя положения переключателей S5 –S8, набрать код 1010 и записать его в регистр, нажав переключатель S4. Наблюдать работу кольцевого счётчика.

Составить таблицу состояний счётчика. Для этого перейти на "Ручной" режим работы, записав заново код 1010 (удерживая переключатель S4 нажатым, переключателем S2 подать тактовый импульс). Заполнить таблицу функционирования, зафиксировав состояния выходов Q0 - Q7 кольцевого счётчика и выхода элемента DD₃ (индикатор VD9) в течение двух циклов работы (около 20 тактов).

4.3.5. Исследовать работу кольцевого счётчика со сдвигом влево (не составляя таблицу состояний).

Переключатель S1 поставить в положение "Автомат". Повторить измерения согласно п. п. 4.3.1 - 4.3.4 с учётом следующих изменений:

• переключатель S3 находится в положении "Влево";

• входным портом является вход D_L (клемма Х4), к которому подключена обратная связь, либо с выхода регистра Q0 (клемма X1) (п. п. 4.3.1 - 4.3.2), либо с выхода элемента DD4 (клемма Х6) (п. 4.3.3), либо с выхода элемента DD6 (клемма X₉) (п. 4.3.4).

4.4. Исследовать работу счётчика с перекрестными связями (счётчик Джонсона) со сдвигом вправо.

Поставить переключатель S3 в положение сдвиг "Вправо", переключателем S9 установить регистр в нулевое состояние. Соединить входной порт D_L (клемма Х3) с выходом элемента DD7 (клемма Х8).

4.4.1. Исследовать работу счётчика, подавая на тактовый вход "С" последовательность импульсов (переключатель S1 в положении "Автомат").

Перейдя в режим одиночных импульсов (переключатель S₁ в положении "Ручной"), построить таблицу состояний счётчика аналогично табл. 3.6, фиксируя при этом состояния на выходах элементов DD2 и DD3 (индикаторы VD9 и VD10).

4.4.2. Исследовать работу счётчика в режиме сбоев.

С помощью переключателей кода S5 - S8 набрать произвольный код, например, 1010. При нажатом переключателе S4 в положении переключателя S1 - "Автомат" записать этот код в регистр. Наблюдать работу счётчика в автоматическом режиме.

Повторить исследования при других значениях входного кода (значения кода задаются преподавателем ведущим занятия). В режиме одиночных импульсов (переключатель S1 в положении "Ручной") построить таблицу состояний счётчика, аналогичную табл. 3.6, фиксируя при этом состояния на выходе элементов DD2 и DD3 (индикаторы VD9 и VD10).

4.4.3. Исследовать работу счётчика в режиме коррекции сбоев.

Завести обратную связь в регистр с выхода элемента DD5 (клемма X7) на вход D_R (клемма Х3).

Записать в регистр с помощью переключателя S4 произвольное число, код которого не равен нулю. Наблюдать работу счётчика в автоматическом режиме (переключатель S1 в положении "Автомат").

Построить таблицу состояний счётчика, аналогичную табл. 3.6 в режиме одиночных импульсов, фиксируя при этом состояния на выходе элементов DD2, DD3 ,DD₅ (индикаторы VD9 - VD11) и на выходах Q0 – Q7.

4.5. Исследовать работу счётчика с перекрестными связями со сдвигом влево.

Повторить измерения согласно п. п. 4.4.1 - 4.4.3 с учётом следующих изменений:

• переключатель S3 находится в положении "влево";

• входным портом является вход D_L (клемма Х4), на который заводятся обратная связь сначала с выхода элемента DD6 (клемма Х9) (п. п. 4.4.1 - 4.4.2), затем с выхода элемента DD5 (клемма Х7) (п. 4.3) Таблица состояний не фиксируется. Режим работы – автоматический.