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

60168. Година спілкування, Україна – моя Батьківщина 142.84 KB
  Мета: розширювати та поглиблювати знання учнів про рідну Батьківщину, учити їх висловлювати своє ставлення до держави; формувати громадянські уявлення та патріотичні почуття приналежності до української нації...
60169. Жінки в долі та творчості Т.Шевченка 104.5 KB
  Щось до лона пригортає і з туманом розмовляє: Виходить Ганна з дитиною на руках: Ой тумане тумане Мій латаний талане Чому мене не сховаєш Отут серед лану Чому мене не задавиш У землю не вдавиш...
60170. Пожежонебезпечні і вибухонебезпечні речовини та матеріали 141 KB
  Міні-вистава Небазпечні іграшки Дійові особи: Хлопчики : Миколка Василько Андрійко Бабуся Марина Дівчинка Настя Два лікарі Міліціонер Скверик.
60171. Круглий стіл: «Попередження насильства в сімї» 148.5 KB
  Мета: сформулювати уявлення про насильство та розвинути знання про методи захисту від насильства, вміти протистояти насильству; висловлювати своє відношення до можливих випадків насильства.
60172. Позакласний захід “Свято казки” 186.5 KB
  Дітей люблю і поважаю Завжди учу добро робити Всіх цінувати і любити. Всі мене мабуть впізнали Я Сніжинкою зовусь. Пеппі Де море берег омиває І сяйво півночі сіяє Країна Швеція лежить А в ній повільно час біжить Десь на околиці містечка...
60173. We love English 193.5 KB
  Pupils are divided into two groups. Senior pupils make up the jury of the competition. Each team has a name. One team is called “Mickey Mouse”, the other – “Minney Mouse”. The teams have emblems and greet each other.
60174. Інтелектуальна гра «Мовознавці» 376.5 KB
  Мета заходу: поглибити знання учнів про історію українського та англійського народів; формувати загально-пізнавальні вміння; порівнювати та зіставляти вивчене в українській та англійській мовах; розвивати творчі можливості учнів...
60175. Внеклассное мероприятие для начальной школы. Хлеб - всему голова 536.84 KB
  Цель: показать значимость и ценность хлеба в жизни человека; познакомить детей с тем, как выращивают хлеб; воспитывать у детей уважение к хлеборобам, бережное отношение к хлебу.
60176. ПОДОРОЖ У ЧАРІВНИЙ СВІТ ХІМІЇ 691.54 KB
  Мета: закріпити й узагальнити знання з хімії та біології за курс основної школи; розвивати уміння і навики проведення хімічного досліду з дотриманням правил техніки безпеки; стимулювати пізнавальну діяльність, активізувати творчі можливості студентів; розвивати логічне мислення