Материал: Исследование узлов систем управления. лабораторный практикум. Герасимов М.И., Болдырев И.А
2.19 Соберите на стенде итоговую схему, разработанную в п. 1.5. Проверьте функционирование схемы, запишите её как ИЕ15-1. Сделайте вывод о результатах исследования, запишите его в отчет.
Контрольные вопросы
1.Дайте словесное описание микросхемы К555ТВ9 с элементами классификации.
2.Объясните работу схемы, разработанной при выполнении п. 1.2 предварительного задания, приведите сделанный вами вывод (п. 2.6).
3.Дайте словесное описание микросхемы К555ТМ2 с элементами классификации.
4.Объясните работу схемы, разработанной при выполнении п. 1.3 предварительного задания, приведите сделанный вами вывод (п. 2.11).
5.Дайте словесное описание микросхемы К555ИР8 с элементами классификации.
6.Объясните работу нереверсивной схемы, разработанной при выполнении п. 1.4 предварительного задания, приведите сделанный вами вывод (п. 2.18).
7.Объясните работу узла реверса, разработанного при выполнении п. 1.4 предварительного задания, приведите сделанный вами вывод (п. 2.18).
8.Дайте словесное описание микросхемы К555ИЕ15 с элементами классификации.
9.Объясните работу каждого узла схемы, разработанной при выполнении п. 2.1.5 предварительного задания.
10.Дайте описание функционирования разработанного вами КК на базе счетчика.
11.Проведите сравнение всех опробованных вами вариантов КК.
12.Функциональное назначение многофазных генераторов
икольцевых коммутаторов.
13.Варианты элементной базы кольцевых коммутаторов.
21
14.Особенности КК при числе фаз М ≠ 2к.
15.Назначение логических элементов в КК на триггерах и регистрах.
16.Описание функционирования схемы на рис. 1.3.
17.Описание функционирования схемы на рис. 1.3.
18.Структура КК на основе триггеров, описание работы собранных схем, выводы.
19.Структура нереверсивного КК на основе регистра, описание работы собранных схем, выводы.
20.Структура реверсивного КК на основе регистра, описание работы собранных схем, выводы.
21.Структура КК на основе счетчиков, описание работы собранных схем, выводы.
22
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 СИНТЕЗ ДЕЛИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Цель работы:
–изучить принципы построения схем счетчиков и делителей частоты;
–на примере загружаемого реверсивного счетчика получить практические навыки использования многофункциональных микросхем в различных узлах цифровой техники.
Теоретические сведения
Определение счетчиков Счетчики – общее название последовательностных эле-
ментов цифровой микросхемотехники, выполняющих несколько логических функций. Основной функцией может быть либо подсчет поступающих на вход импульсов (счетных импульсов) с выдачей текущего результата счета в заданном коде, либо выделение нужного числа импульсов из серии постоянной длины, либо деление частоты входного импульсного сигнала. Счетчики, способные выполнять и подсчет импульсов и деление частоты, можно отнести к полным, а выделяющие заданное число импульсов K из серии N – к специальным. Делители с этой точки зрения представляют собой частный случай специальных счетчиков с выделением одного импульса из N. Дополнительные функции обеспечивают установку счетчика в заданное состояние перед счетом, переход в режим хранения, управление направлением счета и др. Структурно счетчики состоят из нескольких соединенных каскадно схем Т- триггеров. Наиболее характерны два способа построения счетчиков: с последовательным (рис. 2.1, а) и с параллельным переносом (рис. 2.1, б – цепь обнуления R не показана). В счетчике с последовательным переносом триггеры соединены последовательно, так что каждый последующий разряд срабатывает после того, как переключился предыдущий. Результат
23
|
|
|
Q0 |
|
|
Q1 |
|
|
Q2 |
|
|
Q3 |
||||
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
Т |
|
|
Т |
Т |
|
|
Т |
Т |
|
|
Т |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а
&
P4
P0 |
E T |
P1 |
E T |
& |
& P3 |
E T |
|
|
E T |
|
|||
|
T |
|
T |
T |
|
T |
С |
Q0 |
|
Q1 |
Q2 |
|
Q3 |
|
|
|
|
|
|
б
Рис. 2.1
снимается в виде двоичного кода с выходов всех разрядов одновременно. Сигнал с выхода старшего разряда может использоваться для подачи на вход счетчика старших разрядов (Q4 =P4). Быстродействие таких счетчиков невелико, что обусловлено последовательным во времени срабатыванием разрядов. Соответственно быстродействие счетчика в n раз меньше быстродействия составляющих его триггеров (n – разрядность счетчика), смена кодов на выходах может сопровождаться последовательностью ложных переходных состояний (например, вместо перехода 01112-10002 получаем 0111-0110-0100-0000- 1000). Микросхемы счетчиков с такой организацией переноса называют асинхронными.
Счетчик с параллельным переносом (синхронный) характеризуется наибольшим быстродействием, поскольку счетные импульсы воздействуют одновременно на все триггеры. Условие переключения определяет логический элемент И, включенный на входе Е каждого разряда счетчика. На выходе этого элемента формируется разрешающий переключение сиг-
24
нал, если все предыдущие разряды имеют состояние лог.1. Таким образом, с поступлением каждого счетного импульса переключаются те триггеры, которым предшествуют разряды с состоянием лог.1 на выходах. При заполнении счетчика единицами формируется сигнал переноса P в старший разряд. Наличие выхода сигнала переноса позволяет объединять между собой четырехразрядные счетчики путем соединения выхода переноса одной микросхемы со счетным входом другой. Быстродействие полученного каскадированного счетчика будет меньше быстродействия составляющих его микросхем. Другим классификационным признаком счетчиков является направление счета. По этому признаку различают счетчики суммирующие (up-counter), вычитающие (down-counter) и реверсивные (up-down-counter). В первых с каждым счетным импульсом результат увеличивается на 1. В вычитающих счетчиках имеет место обратная смена состояний. Реверсивные счетчики могут работать в режимах суммирования и вычитания.
По способу кодирования внутренних состояний полные счетчики делятся на подгруппы: двоичные, двоичнодесятичные (декадные), двенадцатиричные (ИЕ4) счетчики, счетчики Джонсона (выпускаются в сериях КМОП) и др. Наиболее полно представлены в различных сериях микросхем двоичные счетчики. Как правило, микросхемы двоичного счетчика содержат четыре разряда, могут иметь выходы сигналов переноса и, следовательно, допускают непосредственное соединение с другой такой же микросхемой при наращивании разрядности счетчика. Наряду с двоичными широкое распространение получили двоично-десятичные счетчики. В отличие от двоичных они имеют число состояний, равное 10, а не 2n. В схеме такого счетчика четыре триггера, но шесть "лишних" состояний исключены. Во всех счетчиках предусмотрены дополнительные входы обнуления R, а во многих – входы разрешения предварительной установки состояния L. Эти функции обычно используют при реализации делителей. Выпол-
25