ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 85
Скачиваний: 2
Міністерство освіти і науки України
Вінницький національний технічний університет
Інститут радіотехніки, зв’язку
та приладобудування
Кафедра ТКСТБ
Звіт
з лабораторної роботи №5
„Лічильник”
з дисципліни „Основи схемотехніки”
Виконали ст. гр. ТСМ-05:
Фіщук М.
Cафронов С.
Перевірив:
Стронській В.В.
Вінниця 2008 р.
Лабораторна робота №5
Тема – Дослідити дію лічильника при використанні даної схеми.
Мета – Ознайомитись із застосуванням лічильниківна практиці.
Теоретичні відомості
Лічильник— операційний вузол ЦВМ, що забезпечує зберігання слова інформації і виконання над ним мікрооперації рахунку. Мікрооперація рахунку полягає в зміні значення слова (стани лічильника) на 1. Лічильник, на якому реалізується мікрооперація виду C: = C+1 називається таким, що підсумовує. Якщо на лічильнику реалізується мікрооперація З: = З - 1, то це віднімаючий лічильник. Лічильник, на якому реалізуються обидві вказані мікрооперації, є реверсивним.
Мал. 2.
Перелічувальним пристроєм називається операційний вузол ЦВМ, що забезпечує зберігання слова інформації і виконання над ним мікрооперації довільної зміни стану. Унаслідок цього визначення «підсумовує», «віднімає», «реверсивний», непридатні до перелічувальних пристроїв.
Лічильники і перелічувальні пристрої застосовуються для утворення адрес слів в пристроях (ЗУ), що запам'ятовують, і адрес команд в пристроях управління (УУ), а також вироблення спеціальних послідовностей сигналів, що управляють, підрахунку числа циклів складання і віднімання, побудови розподільників імпульсів і т.п. В процесі роботи лічильник послідовно змінює свої стани. Довжину списку дозволених станів називають модулем рахунку, або підставою рахунку, або місткістю лічильника до. Один з можливих станів лічильника береться за початкове. Якщо лічильник почав працювати від початкового стану, то кожен вхідний сигнал, кратний, знову встановлює лічильник в початковий стан, а на виході лічильника з'являється сигнал к-ичного перенесення р (у лічильнику, що підсумовує) або заема (у віднімаючому лічильнику).
Двійковий лічильник має модуль рахунку 2N, де N — число двійкових розрядів; десятковий лічильник має модуль 10m, де m — число десяткових розрядів.
Відповідність між числом вхідних імпульсів Q± трьохрозрядного двійкового лічильника і значеннями вихідних двійкових змінних Q2Q1Q0 з вагами відповідно 22, 21, 20 показане табл. 1.
Таблиця 1.
Проглядаючи таблицю зверху вниз, можна відзначити дві закономірності для
лічильника, що підсумовує (Q+): 1) значення змінної Q, змінюється тоді, коли змінна в сусідньому молодшому розряді переходить із стану 1 в стан 0; 2) значення Qi змінюється під час вступу чергового імпульсу в тому випадку, якщо змінні але всіх молодших розрядах Qi-1, ... Q0 знаходяться в стані 1. Наприклад, в станах лічильника Q2Q1Q0 011 і 111 Q1 = Q0= 1, з приходом чергового імпульсу (4-го або 8-го) Q1 змінюється з 1 на 0, що приводить до зміни на, тобто після 011 буде 100, а після 111 —000.
Перша закономірність дозволяє реалізувати лічильник асинхронного типа (з послідовним перенесенням), коли перемикання подальшого трігера здійснюється тільки з виходу попереднього, а вхідні рахункові імпульси поступають тільки на вхід молодшого (нульового) трігера. В цьому випадку із стану 111 в 000 з приходом 8-го імпульсу трігери перемикаються послідовно за, де — час перемикання одного трігера.
Друга закономірність дозволяє будувати синхронний лічильник, коли вхідні рахункові імпульси поступають на всі трігери і їх перемикання здійснюється одночасно за час залежно від стану попередніх молодших розрядів.
Рис 3.
Переглядаючи табл. 1 від низу до верху, можна також відмітити дві закономірності роботи віднімаючого лічильника (число вхідних імпульсів Q-): 1) значення вихідної змінної Qi, змінюється тоді, коли Qi-1 переходить із стану 0 в стан 1; 2) значення змінної Qi, змінюється під час вступу чергового імпульсу рахунку в тому випадку, якщо у всіх молодших розрядах Qi-1, ... Q0 змінні знаходяться в стані 0, тобто можливо побудова як асинхронного, так і синхронного лічильника.
Розглянемо декілька прикладів побудови лічильника.
На мал. 2, а приведена функціональна схема асинхронного двійкового трьохрозрядного лічильника, що підсумовує, на двоступінчатих JK-трігерах (наприклад, на мал. 1), а на мал. 3, би — його УГО. Цей лічильник можна також назвати лічильником з послідовним перенесенням .Тимчасова діаграма роботи даного лічильника, на вхід якого поступають рахункові імпульси, приведена на мал. 3, в. Стрілками показані перепади напруги, що приводять до зміни сигналів Qi. На подальших малюнках затримки на спрацьовування трігерів показувати не будемо.
Кожен розряд лічильника (мал. 3, а) є асинхронним Т-трігером (рахунковий трігер, див. мал. 4). Окрім основної функції — підрахунку імпульсів, лічильник забезпечує
ділення частоти проходження імпульсів. Якщо частоту вхідних імпульсів позначити через f=1/Т, де Т—період проходження імпульсів, то на виході Q0 сигнал змінюється з частотою f/2, на виході Q1 — з частотою f/4, на виході Q2 — з частотою f/8. В той час, коли на виході сигнал змінюється з рівня логічної 1 в рівень логічного 0, на виході відбувається зміна сигналу з 0 в 1. Тому якщо з'єднати входи Сi з виходами, то одержимо віднімаючий асинхронний двійковий лічильник (мал. 4, а), тимчасова діаграма роботи якого відбита на мал. 4, би.
Рис 4.
Рис 5.
На мал. 5, а показаний приклад функціональної схеми дворозрядного віднімаючого двійкового лічильника на D-трігерах, керованих фронтом, на мал. 5,б — його УГО, а на мал. 5, в — тимчасова діаграма роботи. Оскільки Т-трігер на D-трігерах перемикається по перепаду вхідного сигналу, то з'єднанням Сi з виходить віднімаючий лічильник, а з'єднанням Сi з —суммирующий.
На мал.
6 дана схема 4-розрядного двійкового
синхронного лічильника, що підсумовує,
з паралельним (одночасним)перенесенням.
Це найшвидший вид перенесення, оскільки
сигнали перенесення на входах Т всіх
трігерів Q1,
Q2, Q3 формуються одночасно і перемикання
всіх трігерів Q0 — Q3 здійснюється
одночасно за час
.
Рис 6.
входом. Задані три стани 1, 3, 2, тобто до = 3. Один трігер дає 2=2 стани, що менше необхідних трьох, 2 трігери мають 22 = 4 стани, що більше трьох. Вибираємо 2 трігери.
Складемо
таблицю функціонування перелічувального
пристрою (табл. 2). Нам дані стани в
десятковій системі числення
=
1, 3, 2, які в двійковому коді будуть
еквівалентні 01, 11, 10. Необхідно визначити,
які набори подавати на входи
.
Для того, щоб ПСУ перейшло із стану 01 в
11, необхідно в стані 01 на входах підготувати
код 11 (згідно логічному рівнянню D-трігера
).
Таблиця 2.
Аналогічно заповнюємо решту рядків відповідно до стрілок табл. 4.18. При включенні живлення схема може опинитися в змозі 00. Якщо в цей час на входах також буде 00, то, не дивлячись на вхідні імпульси, схема «застрягне» в змозі 00. Тому при Q2 = Q1 = 0 передбачимо перехід в один з дозволених станів, наприклад 01 (див. табл. 4.18). Потім нанесемо одиничні значення і на карти Карно — Вейча (мал. 4.69, а, би), проведемо контури і запишемо булеві функції:
По цих функціях складемо функціональну схему ПСУ (мал. 9, в). На мал. 10 показан.граф ПСУ.
Мал. 9.
Розглянемо приклад синтезу цього ж ПСУ 1—3—2 на JK-трігерах. Кількість трігерів те ж. Складемо таблицю функціонування ПСУ (табл. 3). Для заповнення значень J і K використовуємо граф JK-трігера (мал. 11). На дугах показані вхідні сигнали J і K, по яких здійснюється перехід
Таблиця 3.
зірочкою «*» відмічено байдуже значення (0 або 1).
Наприклад з 0 в 1 JK-трігер перейде при вхідних сигналах J=1, K = 0 або J=1, К=1 (див. табл. 4.3 і 4.7), тобто обов'язково J= 1, а До може бути 0 або 1.
На прикладі Q2 у табл. 4.19 стрілками показані переходи другого трігера. Для переходу з 0 в 1 необхідно в першому рядку записати J2=1, K2 = *. Для переходу з 1 в 1 необхідно в другому рядку записати J2 = *, K2 = 0, по такій же методиці заповнюється третій рядок. Аналогічно заповнюються рядки для першого трігера.
Для четвертого рядка можливі 2 варіанти заповнення. Якщо припустити, що при включенні живлення буде виконана попередня установка по входах, в один з дозволених станів, то в останньому рядку для J і До можна поставити *. Якщо ж не буде попередньої установки, то, як і в прикладі для ПСУ на D-трігерах, необхідно передбачити перехід з 00 в один з дозволених станів.
Мал. 10.
Мал. 11.
Мал. 12.
Якщо нанести J2K2, J1K1 на карти Карно — Вейча (мал. 12), то можна записати
булеві функції для цих входів, а по ним скласти функціональну схему ПСУ (мал. 13).
Мал. 13.
Хід роботи:
-
Запустили програму Micro-Cap Evaluation 6.0. З бібліотеки відкрили необхідну схему для дослідження. 1.
Рисунок 1 – Початкова осліджувана схема пристрою.
-
Для дослідження даної схеми вибрали в меню програми analysis/transient. На рисунку 2 зображено вікно з параметрами даного вимірювання.
Рисунок 2 – Вікно з характеристиками досліджуваного пристрою
-
Натиснувши кнопку запуску спостерігаємо початковий графік роботи лічильника що зображений на рисунку 3
Рисунок 3 – Початковий графік характеристики роботи лічильника
Рисунок 4–Досліджувана схема лічильника.
-
Натиснувши кнопку запуску спостерігаємо графік роботи лічильника що зображений на рисунку 5
Рисунок 5 – Графік характеристики роботи лічильника
Висновок: в даній лабораторній роботі ми дослідили принцип функціонування лічильника. За допомогою різних вхідних комбінацій які подавалися з основи даного лічильника – JK тригері ми змогли дослідити графік роботи даного лічильника за по отриманих графіках, провівши вимірювання до вказаного значення та зійснивши повернення лічильника у початковий стан.