Регистра интегральные счётчики в программной среде ewb

В программной среде EWB широко представлены ИМС двоичных и двоично-десятичных, суммирующих и реверсивных, с последовательным и параллельным переносом, с предва-рительной загрузкой и без загрузки счётчиков.

1. В окне программной среды EWB загрузить файл «Counter1» для изучения двоичного суммирующего четырёхразрядного счётчика с предварительной загрузкой 74163 (К155ИЕ18), представленного на рис. 3.43.

В этой ИМС входы A, B, C, D являются входами предварительной загрузки; QA, QB, QC, QD – выходы счётчика, причём QA – младший разряд; CLR’ – управляющий входной сигнал очистки счётчика (активный уровень низкий) – по этому сигналу все четыре триггера счётчика устанавливаются в нулевое состояние; CLK – тактовый вход; LOAD’ – сигнал предварительной загрузки (активный уровень низкий) – по этому сигналу информация со входов A, B, C, D записывается в счётчик, то есть появляется на выходах QA, QB, QC, QD ; RCO – сигнал переноса – этот сигнал возникает, когда при счёте во всех разрядах счётчика устанавливаются 1, то есть счётчик досчитал до двоичного числа 1111. Отметим особо, что длительность сигнала высокого уровня на выходе RCO равна длительности сигнала высокого уровня на выходе младшего разряда счётчика QA. Эту особенность необходимо иметь в виду при наращивании разрядности счётчика. Входы ENT и ENP предназначены для синхронного каскадирования ИМС при наращивании разрядности счётчиков. Далее приведём таблицы состояний изучаемого счётчика, табл. 3.12.

Таблица 3.12

ENP

ENP

CLK

0

X

X

X

X

1

0

0

0

POS

1

1

1

1

POS

1

1

0

X

X

1

1

X

0

X

Таблица 3.12 (продолжение)

A

B

D

C

QA

QB

QC

QD

RCO

X

X

X

X

0

0

0

0

0

a

b

c

d

a

b

c

d

1

X

X

X

X

Count

1

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

1

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

1

Из приведённой таблицы видно, что сигнал CLR имеет наивысший приоритет; загрузка предварительного кода осуществляется по положительному перепаду тактового сигнала CLK при нулевых значениях сигналов ENT и ENP; счёт (Count), то есть добавление 1 к содержимому счётчика, осуществляется также по положительному перепаду CLK при единичных значениях переменных ENT и ENP. Счётчик содержит внутреннюю логику ускоренного переноса, и все триггеры получают перепад тактового сигнала одновременно. Изменения выходных состояний триггеров совпадают по времени, поэтому в выходных импульсных последовательностях нет "пиковых" помех.

Схема включения ИМС 74163 приведена на рис. 3.44, где для индикации состояний счётчика использован логический анализатор, а источником входных управляющих и информационных сигналов служит генератор слов. При этом по длительности указанные сигналы распределены следующим образом: самый длительный сигнал CLR, далее по порядку ENT, ENP и CLK.

Из приведённой схемы видно, что предварительно загружаемый код 1001, поэтому счёт будет осуществляться с кода 1001 до кода 1111. Дальнейшая работа счётчика зависит от совокупно-

сти управляющих сигналов. Работа схемы иллюстрируется с помощью логического анализатора, рис. 3.45.

Между вертикальными визирами сверху вниз регистрируются сигналы CLR, LOAD’, ENP, ENT, CLK, QA, QB, QC, QD, RCO. Видно, что по каждому положительному перепаду сигнала CLK к содержимому счётчика добавляется 1, при этом счёт начинается с кода 1001 и заканчивается кодом 1111, возникает сигнал переноса RCO и счётчик обнуляется.

2 . В окне программной среды EWB загрузить файл «Counter2» для изучения ИМС 74169 (ИЕ17). Это двоичный реверсивный четырёхразрядный счётчик с параллельным переносом и предварительной загрузкой. Его обозначение на принципиальных и функциональных электрических схемах приведено на рис. 3.46.

Дополнительный сигнал D/U’ позволяет изменять направление счёта в соответствии с таблицей состояний, приведённой ниже, табл. 3.13.

Таблица 3.13

CLK

0

0

X

X

0

0

0

1

POS

1

0

0

0

POS

1

1

X

X

X

X

X

1

X

X

X

Таблица 3.13 (продолжение)

A

B

C

D

QA

QB

QC

QD

a

b

c

d

a

b

c

d

1

X

X

X

X

Count Down

1

X

X

X

X

Count

1

X

X

X

X

Qa0

Qb0

Qc0

Qd0

1

X

X

X

X

Qa0

Qb0

Qc0

Qd0

1

Как видно из таблицы изменение содержания счётчика происходит по отрицательному перепаду сигнала CLK. На рис. 3.47 приведена схема включения счётчика 74169, позволяющая изучить его работу в режиме вычитания без предварительной загрузки.

Ниже приводятся временные диаграммы, полученные с помощью логического анализатора, рис. 3.48.

Между вертикальными визирами сверху вниз приведены следующие сигналы LOAD, CLK, QA, QB, QC, QD, RCO. Видно, что идёт вычитание 1 из содержимого счётчика по каждому отрицательному перепаду сигнала CLK. Содержимое счётчика циклически изменяется от кода 1111 до кода 0000.

3. В программной среды EWB загрузить файл «Counter3» для изучения работы ИМС 74160 (К155ИЕ9). Это суммирующий счётчик, работающий с коэффициентом счёта 10 в двоично–десятичном коде (в двочном – по коду счёта, десятичным - по числу состояний). Счётчик показан на рис. 3.49.

Ниже приведена таблица 3.14 его состояний, из которой следует, что сигнал переноса в этом счётчике возникает при достижении кода 1001. При выходных сигналах высокого уровня счётчик К155ИЕ9 потребляет ток питания 94мА, если все выходные сигналы имеют низкий уровень, то – 100мА. Максимальная частота счета счётчика 25 МГц. Время распространения сигнала от входа CLK до выхода RCO составляет 35 нс, а время сброса (от входа R до выходов Q) – 38 нс.

Таблица 3.14

ENP

ENT

CLK

0

X

X

X

X

1

0

0

0

POS

1

1

1

1

POS

1

1

1

X

X

1

1

X

1

X

Таблица 3.14 (продолжение)

A

B

C

D

QA

QB

QC

QD

RCO

X

X

X

X

0

0

0

0

01

a

b

c

d

a

b

c

d

*1

X

X

X

X

Count

*1

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

*1

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

*1

4 . В качестве самостоятельного задания студентам можно предложить разработать схему цифровых часов. Часы должны содержать три пары индикаторов для отображения часов, минут и секунд и два одиночных индикатора-разделителя. В качестве индикаторов использовать библиотечные 7-сегментные цифровые индикаторы со встроенным дешифратором, которые можно подключать непосредственно к выходам двоично-десятичных счётчиков. Индикаторы управляются пересчётными схемами на триггерах с коэффициентами пересчёта 24 и 60. В качестве задающего генератора можно использовать функциональный генератор прямоугольных импульсов с частотой следования 1 Гц, скважностью 50%, амплитудой 2 В и сдвигом уровня 2 В. Пересчётная схема на 60 может, например, состоять из двоично-десятичного счётчика и асинхронного трёхразрядного счётчика с коэффициентом пересчёта 6. Пересчётная схема на 24, в свою очередь, может быть построена на основе асинхронного пятиразрядного счётчика с устранением восьми лишних состояний.