Исследование параллельного регистра.

а. Соберите схему, приведенную на рис.5. Включите схему.

б. С помощью переключателя [R] установите регистр в исходное состояние (запись нулевого кода).

в. С помощью переключателей [S0...S3] последовательно наберите коды, представленные в таблице и, с помощью переключателя [C], запишите их в регистр.

г. Составьте таблицу состояния регистра.

№	S0	S1	S2	S3

 

Исследование последовательного регистра

 

а. Соберите схему, приведенную на рис.6. Включите схему.

б. установите регистр в исходное состояние (запись нулевого кода).

в. С помощью переключателей [C] и [D] последовательно записать в регистр коды, представленные в таблице.

г. Составьте таблицу состояния регистра.

 

 

Исследование параллельно-последовательного регистра

а. Соберите схему, приведенную на рис. 7. Включите схему.

 

 

б. Установите переключатель [P] (последовательное / параллельное занесение) в состояние P = 0 (последовательная запись).

в. С помощью переключателей [V] и [C] последовательно занесите в регистр коды из таблицы (задание 1). Составьте таблицу состояний регистра.

г. Наберите коды из таблицы на входах параллельной записи с помощью переключателей S0...S3. Объясните, почему входы параллельной записи не оказывают влияния на код, хранимый в регистре.

д. Установите переключатель [P] в состояние P = 1.

е. С помощью переключателей [S0...S3] последовательно наберите коды, представленные в таблице и, с помощью переключателя [C], запишите их в регистр. Составьте таблицу состояний регистра. Объясните, почему вход последовательной записи не оказывает влияния на код, хранимый в регистре.

Исследование реверсивного регистра

а. Соберите схему, приведенную на рис. 6. Включите схему.

 

б. Установите переключатель [N] (направление сдвига) в состояние N = 0.

в. С помощью переключателей [D] и [C] последовательно занесите в регистр коды из таблицы (задание 1).

г. Составьте таблицу состояний регистра. Определите направление сдвига.

д.Установите переключатель [N] в состояние N = 1.

е. Выполните п.п. в и г.

 

Контрольные вопросы

1. Каково назначение регистров?

2. Чем ограничено число разрядов числа, записываемого в регистр?

3. Предложите схему параллельного регистра на JK-триггерах.

 

Лабораторная работа № 5

Исследование счетчиков

Цель работы: изучение схем и принципов работы различных типов счетчиков

Теоретическая часть

Почти каждая сложная цифровая система содержит несколько счетчиков.

Счетчик – функциональный узел, предназначенный для подсчета числа входных сигналов и запоминания кода этого числа соответствующими триггерами. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике равно (2ⁿ –1), где n-число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер. По назначению счетчики делятся на суммирующие, вычитающие.

Каждый счетный импульс изменяет состояние счетчика на единицу. Если при счете коды состояния расположены в возрастающем порядке, то счетчик называется суммирующем, если в убывающем порядке - вычитающим. Счетчики, у которых направление счета может изменяться называются реверсивными.

Число разрешенных состояний счетчика называется модулем счета Кс. При поступлении на счетчик числа импульсов больше Кс счетчик возвращается в исходное состояние. Счетчики, у которых модуля счета равен целой степени числа 2 (Кс = 2ⁿ) называются двоичными.

Основу счетчиков составляют триггерные схемы. Счетчики могут быть собраны на D-триггерах или JK-триггерах. Триггеры соединяются последовательно. Число, образуемое состоянием инверсных выходов триггеров счетчика, связано с числом, образованном состоянием прямых выходов триггеров соотношением:

Nпр = 2n – Nинв –1,

где n – число разрядов счетчика.

По способу организации межразрядных связей счетчики делятся на:

Асинхронные счетчики, в которых переключение триггеров в разрядах осуществляется последовательно один за другим;

Синхронные счетчики, в которых переключение триггеров в разрядах осуществляется одновременно по сигналу синхронизации.

Основным динамическим параметром, определяющим быстродействие счетчика, является время установления выходного кода t_k, характеризующее временной интервал между моментом подачи входного сигнала и моментом установления нового кода на выходе.

Рассмотрим построение и временную диаграмму работы суммирующего счетчика (трехразрядного).

Суммирующий счетчик работает по принципу суммирования сигналов, поступающих на его вход (см. таб. 1). На рис. 1 приведена функциональная схема трехразрядного суммирующего счетчика и временная диаграмма работы (см. рис.2), в таб. 1 – состояния его триггеров (Тг). В начальный момент времени все триггеры устанавливаются сигналом Уст 0 в состояние “0”. После прихода первого счетного импульса триггер Тг1 перейдет в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 001.Второй импульс, пришедший на вход, переведет Тг1 снова в состояние “0”. При этом возникает импульс переноса, который устанавливает следующий триггер Тг2 в состояние “1” и в счетчике зафиксируется код 010. После третьего входного сигнала Тг1 вновь прейдет в состояние “1”, а остальные триггеры останутся в прежнем состоянии. Так будет продолжаться до тех пор, пока счетчик не просуммирует максимальное для трех разрядов число 7₁₀=111₂. Восьмой импульс переведет Тг1 в состояние “02, возникший перенос поступит на Тг2 и также переведет его в состояние “0”. В свою очередь, импульс переноса со второго разряда переведет в состояние “0” и Тг3. В результате этого счетчик установится в исходное нулевое состояние (000)

 

 

Таблица 1

Таблица истинности суммирующего двоичного счетчика

Номер импульса	Состояние триггеров
Q1	Q2	Q3

 

Рис.1. Схема суммирующего двоичного счетчика

 

Рис.2. Диаграмма работы суммирующего двоичного счетчика

 

В вычитающем счетчике перенос от разряда берется не единичных, а с нулевых выходов триггеров. Можно убедиться в том, что при такой коммутации перенос образуется при переходе соответствующего триггера в состояние “1”, а не “0”, как это было в суммирующем счетчике (см. таб. 2). В вычитающем счетчике каждый поступающий на вход сигнал не увеличивает, а уменьшает содержимое счетчика на единицу (см. рис.3). Временная диаграмма работы вычитающего счетчика приведена на риc.4.

Таблица 2

Таблица истинности вычитающего двоичного счетчика

Номер импульса	Состояние триггеров
Q1	Q2	Q3

 

Рис. 3. Схема вычитающего двоичного счетчика

 

Рис.4. Диаграмма работы вычитающего двоичного счетчика

Экспериментальная часть

1. Исследование асинхронного суммирующего счетчика на D-триггерах.

а. Соберите схему, приведенную на рис. 1. Включите схему.

б. Подавайте на вход схемы тактовые импульсы при помощи ключа [С].

в. Наблюдая за состоянием логических пробников, составьте времен­ные диаграммы работы счетчика и таблицу состояний.

г. Определите модуль счета счетчика. Определите соответствие меж­ду кодами, образуемыми на прямых и инверсных выходах счетчика.

д. С помощью осциллографа определите время установления кода в счетчике. Время установления определять по моменту переключения последнего триггера.

2. Исследование синхронного суммирующего счетчика на JK-триггерах.

а. Соберите схему приведенную на рис 2.

Включите схему.

б. Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на прямых выходах счетчика и Кс.

в. Входы логического анализатора подключите к инверсным входам триггеров.

Включите схему.

г. Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на инверсных выходах счетчика и Кс. Составьте таблицу состояний.

д. С помощью осциллографа определите время установления кода в счетчике.

 

3. Исследование вычитающего счетчика на D–триггерах.

а. Соберите схему приведенную на рис. 3. Включите схему.

б.Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на прямых выходах счетчика и Кс. Составьте таблицу состояний.

в.Входы логического анализатора подключите к инверсным входам триггеров. Включите схему. Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на инверсных выходах счетчика и Кс. Составьте таблицу состояний.

 

4. Исследование вычитающего счетчика на JK–триггерах.

а. Соберите схему приведенную на рис. 4. Включите схему.

б. Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на прямых выходах счетчика и Кс. Составьте таблицу состояний.

в. Входы логического анализатора подключите к инверсным входам триггеров.

Включите схему.

Зарисуйте временные диаграммы работы счетчика. Определите направление смены кодов на инверсных выходах счетчика. Составьте таблицу состояний.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: