99654

Исследование работы двоичного счетчика

Лабораторная работа

Физика

В состав лабораторного стенда входят: базовый лабораторный стенд; лабораторный модуль dLab12 для исследования работы двоичного счетчика. При поступлении каждого импульса на тактовый вход состояние счетчика изменяется на единицу. Счетчик можно реализовать на нескольких триггерах при этом состояние счетчика будет определяться состоянием его триггеров.

Русский

2016-10-04

37.41 KB

0 чел.

Лабораторная работа №12

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДВОИЧНОГО СЧЕТЧИКА

Целью работы является исследование работы двоичного счетчика.

В состав лабораторного стенда входят:

  1.  базовый лабораторный стенд;
  2.  лабораторный модуль dLab12 для исследования работы двоичного счетчика.

Краткие теоретические сведения

Счетчиком называется устройство для подсчета числа входных импульсов. При поступлении каждого импульса на тактовый вход  состояние счетчика изменяется на единицу. Счетчик можно реализовать на нескольких триггерах, при этом состояние счетчика будет определяться состоянием его триггеров. В суммирующих счетчиках каждый входной импульс увеличивает число на его выходе на единицу, в вычитающих счетчиках каждый входной импульс уменьшает это число на единицу. Наиболее простые счетчики – двоичные(Binary Counter). На рис. 12.1 представлен суммирующий двоичный счетчик.

Рис. 12.1. Двоичный суммирующий счетчик

При построении счетчика триггеры соединяют последовательно. Выход каждого триггера непосредственно действует на тактовый вход следующего. Для того чтобы реализовать суммирующий счетчик, необходимо счетный вход очередного триггера подключать к инверсному выходу предыдущего. Для того чтобы изменить направление счета (реализовать вычитающий счетчик), можно предложить способы:

  1.  считывание выходных сигналов счетчика не с прямых, а с инверсных выходов триггеров;
  2.  изменение структуры связей в счетчике путем подачи на счетный вход триггера сигнала не с инверсного, а с прямого выхода предыдущего каскада.

Счетчики характеризуются числом состояний в течение одного периода (цикла) счета. Число состояний определяется количеством триггеров  в структуре счетчика. Так для двоичного счетчика при  число состояний равно  (выходной код изменяется от 000 до 111).

Число состояний счетчика называют коэффициентом пересчета . Этот коэффициент равен отношению числа импульсов  на входе к числу импульсов на выходе старшего разряда счетчика за период счета:

(12.1)

Если на вход счетчика подавать периодическую последовательность импульсов с частотой , то частота  на выходе старшего разряда счетчика будет меньше в  раз:

(12.2)

Поэтому счетчики можно использовать в качестве делителей частоты. Величина  в этом случае будет называться коэффициентом деления. Для увеличения  приходится увеличивать число триггеров в схеме счетчика. Каждый дополнительный триггер удваивает число состояний счетчика, а, следовательно, и число . Для уменьшения коэффициента  можно в качестве выхода счетчика рассматривать выходы триггеров промежуточных каскадов. Например, для счетчика на трех триггерах , если взять выход 2-го триггера, то . При этом  всегда будет являться целой степенью числа 2, а именно: 2, 4, 8, 16 и т.д.

Интегральная микросхема К555ИЕ5 содержит 4 триггера. Первый триггер работает как делитель на 2. Он имеет тактовый вход  и выход . Три остальных триггера образуют делитель на 8. Этот делитель имеет вход  и три выхода: , , . Оба делителя могут работать независимо друг от друга. Для организации счетчика – делителя на 16 нужно выход  делителя на 2 соединить с тактовым входом  делителя на 8. На рис. 12.2 показано условное графическое обозначение двоичного счетчика К555ИЕ5, включенного с коэффициентом пересчета .

Рис. 12.2. Условное графическое обозначение двоичного счетчика К555ИЕ5

Режимы работы микросхемы К555ИЕ5, включенной с коэффициентом пересчета , при различных значениях входных сигналов приведены в табл. 12.1.

Табл. 12.1

Режим работы

Вход

Выход

Сброс

1

1

x

0

0

0

0

Счет

0

1

Увеличение кода

1

0

0

0

Примечания:

символ «x» обозначает любое состояние входа;

символ обозначает фронт тактового сигнала.

Микросхема имеет два входа асинхронного сброса  и  которые объединены логической функцией «И». При одновременной подаче логической 1 на входы сброса все триггеры устанавливаются в состояние 0. В режиме счета по срезу каждого тактового импульса, поступающего на вход , происходит увеличение входного кода счетчика на единицу.

Рабочее задание

  1.  Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.
  2.  Установите лабораторный модуль dLab12 на макетную плату лабораторной станции NI ELVIS.
  3.  Загрузите файл dLab-12.vi. На экране появится изображение виртуального прибора (ВП), необходимого для выполнения работы (рис. 12.3). Запустите программу, щелкнув левой кнопкой мыши на экранной кнопке RUN.

Рис. 12.3. Лицевая панель ВП

Исследование работы двоичного счетчика в статическом режиме

Статический режим работы двоичного счетчика реализуется при подаче на его тактовый вход «» одиночных импульсов в ручном режиме. Для этого генератор импульсов («ГЕНЕРАТОР»), расположенный на лицевой панели ВП, должен быть выключен (кнопка «ВКЛ» отжата). Подача одиночного импульса прямоугольной формы на тактовый вход «» счетчика производится однократным нажатием с помощью манипулятора «мышь» на кнопку квадратной формы, расположенную около этого входа.

  1.  Выключите генератор импульсов, если он был включен.
  2.  Нажмите на кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
  3.  Установите на входах асинхронного сброса счетчика следующие значения сигналов: «», «». Логический уровень изменяется при однократном нажатии с помощью манипулятора «мышь» на кнопку квадратной формы, расположенную около соответствующего входа. При этом на кнопке отображается состояние входа («0» – синий, «1» – оранжевый цвет).
  4.  Выполните сброс счетчика. Для этого установите оба входа асинхронного сброса «», «» сначала в состояние «1», а затем в состояние «0». На индикаторах выходных сигналов счетчика «», «», «», «» должны установиться нулевые значения.
  5.  Нажмите и отпустите кнопку, расположенную около входа «». На индикаторах круглой формы, расположенных около выходов «», «», «», «» двоичного счетчика, будет отображено состояние его выходных сигналов. Логические состояния входов и выходов счетчика будут автоматически занесены в таблицу истинности и на диаграмму состояний. В графу «» таблицы истинности заносится символ «ГL», означающий подачу импульса на вход «».
  6.  Повторите п. 5 пятнадцать раз подряд для получения полного цикла пересчета счетчика.
  7.  Скопируйте полученные таблицу истинности и диаграмму состояний в отчет. Копирование таблицы следует выполнить за два приема. Сначала сдвиньте полосу вертикальной прокрутки таблицы в верхнее положение и скопируйте первую половину таблицы истинности в буфер обмена, щелкнув правой кнопкой мыши на изображение таблицы и выбрав из контекстного меню команду «Copy Data». Затем перейдите в редактор MS Word и вставьте изображение таблицы из буфера обмена на страницу отчета. Для копирования второй половины таблицы сдвиньте полосу вертикальной прокрутки таблицы в нижнее положение и повторите описанные действия. Копирование диаграммы состояний выполняется аналогично.
  8.  По таблице истинности и диаграмме состояний определите тип исследуемого счетчика, суммирующий или вычитающий, а также его коэффициент пересчета .

Исследование работы двоичного счетчика в динамическом режиме

Динамический режим работы двоичного счетчика реализуется при подаче на его тактовый вход «» последовательности импульсов. Для этого генератор импульсов («ГЕНЕРАТОР»), расположенный на лицевой панели ВП, должен быть включен (кнопка «ВКЛ» нажата). На выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов и подается на вход «» счетчика. С помощью кнопок «», «» и «» можно изменять частоту следования импульсов для выбора удобного режима наблюдения временной диаграммы.

  1.  Нажмите на кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
  2.  Включите генератор импульсов. На графический индикатор выводится временная диаграмма входных и выходных сигналов счетчика. В этом режиме таблица истинности не заполняется, а кнопка «Очистить таблицу и диаграмму» заблокирована от нажатия и имеет затененное изображение.
  3.  Изменяя в процессе работы двоичного счетчика состояние входов асинхронного сброса «», «», определите по временным диаграммам, при каких состояниях этих входов счетчик находится в режиме счета, а при каких – в режиме сброса. Для удобства наблюдения и анализа временных диаграмм можно остановить работу счетчика, выключив тактовый генератор. По результатам исследований заполните табл. 12.2.

Табл. 12.2

Вход «»

Вход «»

Режим работы

0

0

0

1

1

0

1

1

  1.  Изучите работу двоичного счетчика в режиме счета. По временной диаграмме и выходным индикаторам «», «», «», «» определите, по какому перепаду уровня тактовых импульсов на входе «» («0»→«1» или «1»→«0») происходит переключение счетчика.
  2.  Скопируйте в отчет временные диаграммы, отражающие полный цикл работы счетчика в режимах счета и сброса.
  3.  Выключите ВП, для чего нажмите кнопку «Завершить работу».

Контрольные вопросы

  1.  Что такое счетчик, какие разновидности счетчиков вы знаете?
  2.  Предложите схемы суммирующих и вычитающих счетчиков на - триггерах и - триггерах.
  3.  Как преобразовать суммирующий счетчик в вычитающий?
  4.  Что такое коэффициент пересчета счетчика?

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31731. Педагогічні здібності вчителя та їх розвиток 28.5 KB
  Педагогічні здібності - це індивідуальні стійкі властивості особистості, що складаються в специфічної чутливості до об'єкта, засобів, умов педагогічної праці і створенню продуктивних моделей формування шуканих якостей в особистості воспитуемого.
31732. Психологічні передумови взаємин вчителя з учнями та колегами 30 KB
  Психологічні передумови взаємин вчителя з учнями та колегами Професіональне педагогічне спілкування комунікативна взаємодія педагога з учнями батьками колегами спрямована на встановлення сприятливого психологічного клімату психологічну оптимізацію діяльності і стосунків. Непрофесіональне педагогічне спілкування навпаки породжує страх невпевненість спричинює зниження працездатності порушення динаміки мовлення і внаслідок цього появу стереотипних висловлювань у школярів оскільки у них зменшується бажання думати і діяти самостійно....
31733. CASE-технологии 62.5 KB
  02 CSEтехнологии 1. Основные понятия и классификация CSEтехнологий Потребность контролировать процесс разработки ИС прогнозировать и гарантировать стоимость разработки сроки и качество результатов привела в конце 70х гг. Термин CSE означает Computer ided System Softwre Engineering. Под CSE средством понимается программное средство поддерживающее процессы жизненного цикла ИС включая анализ требований к системе проектирование прикладного ПО и баз данных генерацию кода тестирование документирование обеспечение качества...
31734. CASE-средства, практическое внедрение CASE-средств 150.5 KB
  Технология внедрения CSEсредств Процесс внедрения CSEсредств включает следующие этапы: определение потребностей в CSEсредствах; оценка и выбор CSEсредств; выполнение пилотного проекта; практическое внедрение CSEсредств. Несмотря на все потенциальные возможности CSEсредств существует множество примеров их неудачного внедрения в результате чего эти средства становятся полочным ПО shelfwre. В связи с этим необходимо отметить следующее: CSEсредства не обязательно дают немедленный эффект; он может быть получен только спустя...
31735. CASE-средства, реализующие структурный подход 277.5 KB
  В состав этого семейства продуктов входят: llFusion Process Modeler ранее носивший название BPwin средство моделирования бизнеспроцессов; llFusion ERwin Dt Modeler ранее называвшийся ERwin средство моделирования данных являющееся самым популярным в мире в этой категории продуктов; llFusion Dt Model Vlidtor бывший ERwin Exminer средство проверки корректности моделей данных и их соответствия правилам нормализации; llFusion Model Mnger бывший ModelMrt серверный продукт обеспечивающий коллективную работу пользователей ERwin и...
31736. ИС: Основные понятия 78 KB
  Методологические основы проектирования ИС Процесс проектирования ИС это процесс принятия проектноконструкторских решении направленных на получение описания системы проекта ИС удовлетворяющего требования заказчика. Под проектированием ИС понимается процесс преобразования входной информации об объекте проектирования о методах проектирования и об опыте проектирования объектов аналогичного назначения в соответствии с ГОСТом в проект ИС. С этой точки зрения проектирование ИС сводится к последовательной формализации проектных решений на...
31737. Жизненный цикл ИС 92 KB
  Жизненный цикл ИС Потребность в создании ЭИС может обусловливаться либо необходимостью автоматизации или модернизации существующих информационных процессов либо необходимостью коренной реорганизации в деятельности предприятия проведении бизнесреинжиниринга. Потребности создания ЭИС указывают вопервых для достижения каких именно целей необходимо разработать систему; вовторых к какому моменту времени целесообразно осуществить разработку; втретьих какие затраты необходимо осуществить для проектирования системы. Проектирование ЭИС ...
31738. МОДЕЛИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПО 128.5 KB
  1 МОДЕЛИ И СТАДИИ ЖЦ ПО Под моделью ЖЦ ИС понимается структура определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов действий и задач на протяжении ЖЦ. Модель ЖЦ ЭИС определяет характер процесса его создания который представляет собой совокупность упорядоченных во времени взаимосвязанных и объединенных в стадии работ выполнение которых необходимо и достаточно для создания ПО соответствующего заданным требованиям. Под стадией создания ПО понимается часть процесса создания ПО ограниченная некоторыми временными рамками и...