Лабораторная работа № 5 Исследование счетчиков электрических импульсов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить и исследовать счетчики электрических импульсов

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ:

Работа выполняется на плате П2, П3 и П5 с технологическими картами II-7, III-1, V-1, V-2, V-3.

Схема II-7 позволяет исследовать счетный Т-триггер. Для этого необходимо инверсный выход Y1 триггера D3.2 соединить с D-входом (Х2). Индикация выхода осуществляется светодиодом HL1.

Схема III-1 предназначена для исследования кольцевого четырехразрядного счетчика. Для перевода регистра в режим кольцевого счетчика записывают в него число 0001, а затем соединяют внешней перемычкой Y и X (на плате П3). После этого с подачей каждого следующего тактового импульса (SB1) единица будет последовательно смещаться по разрядам счетчика.

По схеме V-1 исследуется суммирующий счетчик с переменным коэффициентом деления, при этом тумблер SA5 находится в положении «1». Счетчик находится в режиме сброса (нули на выходах всех разрядов) и запрещения приема всех остальных сигналов при сигнале на входе R = 1. Поэтому к входу Х1 элемента D2.2 подключен резистор R1, обеспечивающий формирование низкого уровня на R-входе счетчика. Счетные импульсы, формируемые по нажатию кнопки SB1, подаются на вход суммирования (+1) счетчика, коэффициент пересчета равен 2⁴ = 16. Если какие-либо выходы Y1-Y4 соединить перемычками с входами Х1-Х3, то коэффициент пересчета уменьшится. Возможные коэффициенты пересчета К и необходимые соединения выходов Y1-Y4 счетчика со входами Х1-Х3 элемента D2.2 приведены в таблице 5.1. Прочерк в таблице 5.1 означает «свободный» вход Х. При любых коэффициентах пересчета (кроме 16) с одним из выходов счетчика обязательно (!) соединяется вход Х1. В противном случае коэффициент пересчета не изменится и будет равен 16.

Таблица 5.1

К	16	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2
Х3	-	Y2	Y1	-	Y1	-	-	-	Y1	-	-	-	-	-
Х2	-	Y3	Y3	Y3	Y2	Y2	Y1	-	Y2	Y2	Y1	-	Y1	-
Х1	-	Y4	Y4	Y4	Y4	Y4	Y4	Y4	Y3	Y3	Y3	Y3	Y2	Y2

Схема V-2 – при положении тумблера SA5 = 0 на плате организуется вычитающий счетчик с К = 16. Сброс СТ производится кнопкой SB2.

Схема V-3 – исследуется универсальный реверсивный счетчик с предустановкой. На плате установлена ИМС четырехразрядного двоичного реверсивного счетчика (СТ) с предустановкой типа К155ИЕ7 (D1) и ИМС типа К155ЛА4, содержащая три трехвходовых элемента И-НЕ. Тумблеры SA1 – SA4 задают сигналы, которые можно записать в счетчик по нажатию кнопки SB2 (режим предустановки). Тумблер SA5 обеспечивает подачу тактовых импульсов на входы суммирования (+1) или вычитания (-1). Сброс СТ производится кнопкой SB3. Информация, записанная в СТ индицируется как в двоичном (HL2 – HL5), так и в шестнадцатиричном (HG1) кодах. Индикатор HL1, подключенный к выходу элемента D2.1 (схема ИЛИ для входных сигналов низкого уроаня), индицирует сигнал переноса в старшиеразряды счетчика как в режимесуммирования, так и в режиме вычитания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:

1. Зарисуйте в тетради схемы исследуемых устройств.

2. Повторите принцип действия счетного триггера и сдвигающего регистра.

3. Соберите на плате П2 (схема II-7) счетный триггер, для чего соедините внешней перемычкой контакты Y1 и Х2. Исследуйте работу Т-триггера, измеряя уровни сигнала на входах и выходе с помощью осциллографа.

4. Включив плату П3 (III-1), соберите схему кольцевого счетчика и исследуйте его работу.

5. Изучите принцип действия суммирующих и реверсивных счетчиков с представлением информации в двоичном и позиционном кодах.

6. Зарисуйте в тетради функциональные обозначения и цоколевку счетчиков типа К155ИЕ5 и К155ИЕ7.

7. Зарисуйте в тетради таблицу управляющих сигналов для микросхемы К155ИЕ7 и ознакомтесь со входной логикой, обеспечивающей различные режимы ее работы.

8. Начертите в тетради схему исследования суммирующего и вычитающего счетчиков с использованием универсального триггера К155ТМ2 при подаче счетных импульсов на вход синхронизации.

9. Исследуйте схему суммирующего счетчика на четырех триггерах (платаП5, схема V-1). Произведите сброс счетчика. Подавая одиночные импульсы и используя светодиодную индикацию, заполните таблицу состояний счетчика в режиме прямого счета.

10. Соберите схему счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем. Нарисуйте осциллограммы напряжений на входе и выходах счетчика. Начертите временные диаграммы на входах и выходах счетчика, которые получатся при работе его с коэффициентом пересчета, заданного преподавателем.

11. Измените схему (V-2) с целью реализации режима обратного счета. Заполните таблицу состояний для указанного режима работы счетчика.

12. Исследуйте счетчик К155ИЕ7 (схема V-3) в режиме прямого счета и заполните таблицу состояний. Повторите испытания К155ИЕ7 в режиме обратного счета.

13. Проведите исследование счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной записью информации, заданной преподавателем. Начертите временные диаграммы на входах и выходах счетчика, которые получатся в этом режиме.

14. Исследуйте работу счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной записью информации при переполнении или обнулении счетчика в режимах прямого или обратного счета соответственно (по указанию преподавателя). Результаты занесите в таблицу.

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ:

1. Дать определение счетчика.

2. В чем заключается различие в построении счетчиков прямого и обратного счета?

3. Как организуется схема кольцевого счетчика?

4. Какова зависимость между разрядностью и коэффициентом деления счетчика на основе регистра сдвига?

5. Объяснить причины ограничения разрядности в счетчиках с последовательным переносом сигнала.

6. В вычитающий счетчик занесено число 12. Определить число импульсов, которое должно поступить на его вход, чтобы на выходе переноса Р_ появился импульс.

7. Составить схему 2-хразрядного суммирующего счетчика, разряды которого переключаются перепадом 0/1.

8. Составить схему 2-хразрядного вычитающего счетчика, разряды которого переключаются перепадом 0/1.