Исследование работы реверсивных счетчиков

Функциональная схема и условно-графическое обозначение регистра сдвига представлены на рис.З. Последовательный информационный код поступит на вход D регистра.

Импульс команды сдвига С подается одновременно на синхронизирующие входы всех триггеров регистра и переводит каждый триггер в состояние, в котором находился триггер предыдущего разряда. Таким образом, каждый импульс команды сдвига 'продвигает' записываемое число на один разряд вправо. 2.2. Устройство, называемое счетчиком, предназначено для подсчета числа поступающих на вход сигналов ( импульсов ) в произвольной системе счисления.

Двоичные счетчики строятся на основе триггеров, работающих в счетном режиме ( Т - триггер или счетный триггер). Счетный триггер может быть получен из универсального D - триггера путем соединения его инверсного выхода 0 со входом D. Счетный триггер и эпюры сигналов, поясняющие его работу, представлены на рис.4. У счетного триггера состояние выхода изменяется на противоположное при поступлении на вход С каждого очередного счетного импульса.

Функциональная схема и условнографическое обозначение двоичного счетчика с коэффициентом пересчета 2 3 представлена на рис.5. Каждый поступающий на вход счетчика импульс перебрасывает первый триггер в противоположное состояние (рис.6). Сигнал с инверсного выхода предыдущего триггера является входным сигналом для последующего и, таким образом, комбинация сигналов на выходах Q 1 , Q 2 , Q 3 будет соответствовать числу поступивших на вход счетчика импульсов, представленному в двоичном коде.

Счетчик данного типа называется асинхронным счетчиком. Если на счетный вход каждого последующего триггера счетчика подавать сигнал с прямого выхода предыдущего триггера, то счетчик будет производить операцию вычитания.

Счетчики, способные выполнять функции сложения и вычитания, называются реверсивными. Для построения счетчика с требуемым коэффициентом пересчета М, отличным от величины 2 N (N - число двоичных разрядов счетчика), используется принудительный сброс счетчика в исходное состояние при достижении счетчиком числа М. Пример такого счетчика с М=9 (М=1001 2 ) представлен на рис.7. 3. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА И СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЯ 3.1. Функциональная схема исследуемого устройства представлена на рис.8 . Устройство включает двоично - десятичный счетчик ДД2, двоичный счетчик ДДЗ, коммутатор входных сигналов ДД1 и логические элементы ДД4 и ДД5, выполняющие функции элементов объединения. Для подачи информационных и управляющих сигналов используется специальное устройство, управляемое наборными кнопками с фиксацией SА1 SА16. Нажатому состоянию соответствует сигнал логической '1', отжатому состоянию - сигнал логического '0'. Кнопки SА1 SА16 расположены в левой части лабораторного стенда под надписью 'Программатор кодов'. 3.2. Функцию двоичного счетчика выполняет микросхема К155ИЕ7. Данная микросхема представляет собой реверсивный четырехразрядный счетчик - регистр, в котором кроме двух счетных входов ( суммирующего '+1' и вычитающего '-1' ) и входа сброса Р имеется четыре информационных входа DО DЗ и вход С , разрешающий запись информации в счетчик. Кроме того, для наращивания разрядности счета в микросхеме предусмотрены выходы ' ³ 15' и ' ' ³ 15' в этом случае следует соединять с входом '+1', выход ' 3.3. Функцию двоично-десятичного счетчика ДД2 выполняет микросхема К155ИЕ6. У заданной микросхемы коэффициент пересчета М=10 и сигнал переноса в старшие разряды на выходе “ ³ 9” вырабатывается при превышении счетчиком числа 9. 3.4. При исследовании одного из счетчиков, другой должен находиться в исходном состоянии, что достигается подачей на вход R данного счетчика уровня логической '1' с помощью кнопок SА10 или SA11. 3.5. Запись информации в счетчики производится в параллельном коде путем подачи на входы ДО ДЗ логических сигналов '0' и '1' с помощь кнопок SА1 SА4 и подачи сигнала логического '0' на вход С с помощью кнопки SА9 (для этого кнопку SА9 надо отжать и снова нажать ). З.6. Счетные импульсы должны поступать на исследуемую схему с клеммы 'непр.имп,' ( ' ~|_|~|_|~ “ ) в виде непрерывной импульсной последовательности и с клеммы 'пачка имп.' ( '_|~|_|~|_' ) в виде пачки импульсов с числом импульсов в пачке от 1 до 15. Управление режимом работы входов '+1' и '-1' счетчиков производится о помощью кнопок SA13 SА16, которые обеспечивают выполнение следующих функций: SА13 ('непр,+') - разрешение прохождения непрерывной импульсной последовательности на входы '+1' счетчиков; SА14 ('пачка +') - разрешение прохождения пачки импульсов на входы '+1' счетчиков; SА15 (“непр.-') - разрешение прохождения непрерывной последовательности импульсов на входы '-1' счетчиков; SА16 ('пачка -') - разрешение прохождения пачки импульсов на входы '- 1' счетчиков, Примечание. Не допускается одновременное нажатие двух и более кнопок SА13 S А16. 3.7. Для задания числа импульсов в пачке и посылки необходимой пачки в исследуемый узел используются четыре кнопки с фиксацией '2 0 ' '2 3 ' и две кнопки без фиксации 'Пуск' и “Устан.О', расположенные на панели лабораторного стенда под надписью 'Программатор СИ'. При этом должна соблюдаться следующая последовательность операций: 3.7.1. Набрать заданное число импульсов в пачке в двоичном коде с помощью кнопок “2 0” '2 3 '. Нажатой кнопке соответствует логическая '1' (при этом загорается соответствующий индикатор). 3.7.2. Нажать кнопку 'устан.О'. 3.1.3. В режиме наблюдения одновременно двух сигналов на экране мультиметра величина и взаимное расположение этих сигналов регулируется ручками '~ ' и “ “ соответственно в поле надписи 'Коммутатор' отдельно для каждого канала ( 'Вх1' для КПИ 10 и 'Вх2' для КПИ 9 ). 3.2. Исследование элемента ДД3 в статическом и динамическом режиме. 3.2.1. Логические сигналы '0' и '1' на входе триггеров задаются с помощью кнопок с фиксацией SА1 SА6, расположенных на передней панели блока К32 под надписью 'Программатор кодов'. Отжатое состояние кнопки соответствует заданию логического '0', а нажатое - заданию логической '1'. Нажатое состояние кнопки сопровождается загоранием соответствующего светодиода зеленого цвета, расположенного вблизи данной кнопки 'Программатора кодов'. 3.2.2. Для подачи положительного импульса ( '_|~|_' ) на вход С триггера необходимо кратковременно перевести соответствующую кнопку из отжатого состояния в нажатое и обратно. 3.2.3. Для индикации логических сигналов на выходе триггера, работающего в статическом режиме ( верхняя часть элемента ДДЗ ), служит левое цифровое табло блока К32. При этом кнопка ' IO |_2 ', расположенная непосредственно под табло, должна находиться в нажатом состоянии. 3.2.4 . Нижняя часть элемента ДДЗ представляет собой триггер, работающий в счетном режиме. На его счетный вход С поступает непрерывная последовательность импульсов.

Одновременно такая же последовательность импульсов поступает в КПИ1. Выходные сигналы триггера ( прямой и инверсный ) поступают в КП2 и КПИЗ соответственно. 3.2.5. Лабораторный стенд позволяет наблюдать на экране мультиметра одновременно два сигнала с любых двух КПИ из восьми ( двухканальный режим наблюдения ). Выбор двух определенных КПИ производится следующим образом: 3.2.5.1. Нажать кнопку ' ВСВ |_ ВНК ' под надписью 'КВУ', при этом у левых индикаторов обоих цифровых табло начинает светиться знак запятой. 3.2.5.2. При отжатой кнопке'Вх1 |_ Вх2' набрать с помощью кнопок ' 2 0 2 3 ' программатора 'СИ ' двоичный код первого выбранного КПИ и нажать кнопку 'Пуск'. При этом на левом табло у знака запятой появится номер выбранного КПИ. 3.2.5.3. При нажатой кнопке 'Вх1 |_ Вх2' повторить указанную процедуру для второго выбранного КПИ. Номер этого КПИ появится у знака запятой правого табло. 3.2.5.4. Нажать кнопку 'Коммутатор' под надписью 'Контроль V~''. Теперь два выбранных КПИ через каналы коммутатора лабораторного стенда соединены с осциллографом мультиметра.

Регулировка величины и расположения сигналов на экране осуществляется раздельно ручками ' ~ ' и ' ' под надписью 'Коммутатор'. Слева расположены ручки регулировки первого канала коммутатора, справа - второго канала коммутатора. 3.2.5.5. Для выхода из режима наблюдения сигналов на экране мультиметра перевести кнопку 'ВСВ |_ БНК' под надписью 'КВУ' в отжатое состояние. 3.3. Исследование элементов ДД4 (статический режим) и ДД5 (счетный режим ). 3.3.1. Логические сигналы '0' и '1' на S, R, J и К - входы универсальных триггеров подаются с помощью кнопок SА7 SА12 ( аналогично рассмотренному в п.п.2.1. ). 3.3.2. Сигнал на вход С триггера поступает от встроенного генератора импульсов лабораторного стенда, который вырабатывает серию импульсов положительной полярности. Число импульсов может изменяться от 1 до 15 и устанавливается с помощью кнопок с фиксацией ' 2 0 2 3 ', расположенных под надписью 'Программатор СИ'. Кнопки без фиксации 'Пуск' и 'Устан.О' служат для задания режима работы генератора. При этом должна соблюдаться следующая последовательность действий: 3.3.2.1. Набрать число импульсов в пачке в двоичном коде с помощью кнопок ' 2 0 2 3 '. Кнопки в нажатом состоянии соответствует двоичная единица ( при этом загорается соответствующий светодиод ). 3.3.2.2. Нажать кнопку 'Устан.О'и убедиться, что светодиод кнопки 'Пуск' погашен.

Генератор импульсов готов к работе. 3.3.2.3. Нажать кнопку 'Пуск'. При этом генератор вырабатывает нужную пачку импульсов. Для повторного включения генератора нажать кнопку 'Устан.О', а затем кнопку 'Пуск' и т.д. 3.3.3. Контроль выходных сигналов триггеров ДД4 осуществляется с помощью левого цифрового табло на блоке К32. 3.3.4. Счетные импульсы на триггер ДД5, работающий в счетном режиме, поступают через элемент “И', собранный на микросхеме ДД1. 3.7.3. Нажать кнопку 'Пуск'. При этом в исследуемый узел поступает заданная пачка импульсов. 3.7.4. Для повторной посылки пачки импульсов нажать кнопку 'Устан.О' и затем - кнопку 'Пуск' и т.д. 3.8. Считывание показаний счетчика производится с помощью двух цифровых табло, каждое из которых содержит четыре семисегментных индикатора. Оба табло расположены в левом верхнем углу лабораторного стенда. На левом цифровом табло индикация числа производится в двоичном коде, на правом - в десятичном коде ( для выбора того или иного кода кнопку '10 |_ 2' необходимо установить в соответствующее положение ). 3.9. Выходные сигналы двоичных разрядов и сигналы переносов счетчиков, а также входные счетные импульсы сложения и вычитания, поступают параллельно на восемь каналов передачи информации КПИ1 КПИ8, что дает возможность их наблюдения на экране мультиметра, входящего в состав лабораторного стенда.

Одновременно на экране мультиметра можно наблюдать сигналы двух каналов передачи информации. При этом необходимо выполнить следующие операции: 3.9.1. Нажать кнопку 'ВСВ |_ ВНК' под надписью 'КВУ', 3.9.2. При отжатой кнопке 'Вх1 |_ Вх2' набрать с помощью кнопок ' 2 0 2 3 ', двоичный код первого выбранного КПИ и нажать кнопку 'Пуск'. При этом на левом табло появится номер выбранного КПИ. 3.9.3. Повторить указанную процедуру при нажатой кнопке 'Вх1 |_ Вх2'. Номер второго выбранного КПИ должен появиться на правом табло. 3.9.4. Нажать кнопку 'Коммутатор' под надписью 'Контроль”. При этом выбранные КПИ подсоединяются к соответствующему входу мультиметра.

Размах и ориентация сигналов на экране мультиметра регулируется потенциометрами ' ~ ' и ' ' , расположенными под надписью 'Коммутатор' отдельно для каждого канала. 3.9.5. Для выхода из режима наблюдения сигналов на экране мультиметра необходимо отжать кнопку 'ВСВ |_ ВНК' под надписью 'КВУ'. 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ 4.1. Исследовать влияние исходного состояния счетчиков на правильность вводимой информации при подаче сигналов на входы Д0 ДЗ. 4.1.1. Ввести параллельным кодом с помощью кнопок SА1 SА4 и SА9 некоторые заданные числа ( например ' 7 10 , 11 10 , 8 10 , 12 10 , 15 10 , 10 10 “) в один из счетчиков ( см. п.3.5. ), одновременно производя считывание результатов с помощью цифровых табло. 4.1.2. Повторить операции, указанные в п.4.1.1., для другого счетчика.

Сделать выводы по п.4.1. 4.2. Исследовать работу счетчиков в счетном ( суммирующем ) режиме с предварительной записью исходной информации. 4.2.1. Подготовить генератор пачки импульсов для работы в режиме одиночного импульса ( п.3.7. ). 4.2.2. Подготовить подачу импульсов на суммирующие входы счетчиков с помощью кнопки SА14, переведя ее в нажатое состояние. 4.2.3. Ввести параллельным кодом в один из счетчиков заданное преподавателем число. 4.2.4. Подавая одиночные импульсы с помощью кнопок 'Устан.О” и “Пуск' ( см. п.п.3.7.3.,3.7.4. ), снять показания выходов разрядов счетчика и занести их в таблицу 1. Таблица 1.

Сравнить показания счетчика с заданным числом.