Terefenko Mateusz
Wawiernia Tomasz
GRUPA LABORATORYJNA Nr6
TECHNIKA CYFROWA
LABORATORIUM 2008
Sprawozdanie z ćwiczenia nr 3:
LICZNIKI
Spis treści
1. Wprowadzenie oraz cel ćwiczenia.
....................................................................................................3
1.1. Liczniki - podstawowe pojęcia.
............................................................................................3
1.2. Przerzutniki synchroniczne typu J-K.
............................................................................................3
1.3. Licznik binarny zbudowany z przerzutników J-K.
............................................................................................5
1.4. Scalony licznik asynchroniczny 7490.
............................................................................................5
1.5. Scalone liczniki synchroniczne 74192 i 74193.
............................................................................................7
2. Rezultaty ćwiczenia.
....................................................................................................8
2.1. Badanie scalonego licznika dziesiętnego 7490.
............................................................................................8
2.2. Badanie licznika binarnego zbudowanego z przerzutników J-K.
............................................................................................9
2.3. Badanie licznika synchronicznego.
..........................................................................................10
2.4. Badanie liczników 74192 i 74193.
..........................................................................................10
2.5. Programowanie stanu początkowego licznika 74192.
..........................................................................................11
2.6. Działania arytmetyczne z wykorzystaniem licznika 74192.
..........................................................................................12
1. Wprowadzenie oraz cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz właściwościami liczników stosowanych w systemach cyfrowych.
1.1. Licznik - zasada działania i podstawowe pojęcia.
Licznik jest to układ cyfrowy sekwencyjny, służący do zliczania i pamiętania liczby impulsów podawanych na jego wejście zliczające. Podstawowym elementem liczników jest przerzutnik synchroniczny. Liczniki są budowane w ten sposób, że wyjście przerzutnika jest jednocześnie wyjściem licznika. Liczba wyjść licznika jest równa liczbie przerzutników i określona mianem długości licznika. Przebieg zegarowy jest tutaj sygnałem wejściowym licznika, a zliczane impulsy są impulsami przebiegu synchronizującego prace przerzutników.
Działanie licznika cyfrowego opiera się najczęściej na układzie dzielnika częstotliwości - przerzutnik podaje na wyjście sygnał o częstotliwości będącej połową częstotliwości sygnału, który otrzymał na wejściu.
Liczniki asynchroniczne to liczniki budowane w taki sposób, że wyjście przerzutnika jest źródłem sygnału zegarowego (wejściowego) dla kolejnego przerzutnika. Przy takim szeregowym połączeniu, zmianę stanów przerzutnika następnego powoduje przerzutnik poprzedni. Zliczane impulsy są podawane tylko do jednego przerzutnika. Wyróżniamy również liczniki synchroniczne, w których sygnał zegarowy (będący dla licznika zawsze przebiegiem impulsów zliczanych) jest doprowadzony jednocześnie do wejść synchronizujących wszystkich przerzutników. Pojawienie się kolejnego impulsu zliczanego sprawia, że wszystkie przerzutniki jednocześnie przetwarzają informację wejściową i czas ustalania się kolejnego stanu licznika wyznacza przerzutnik o najdłuższym czasie propagacji.
Liczniki zliczające w przód po każdym impulsie wejściowym zwiększają liczbę pamiętaną w liczniku o jeden. Natomiast liczniki zliczające w tył zmniejszają o jeden zawartość licznika. W przypadku konieczności dodawania i odejmowania impulsów w jednym liczniku, są używane tzw. liczniki rewersyjne (dwukierunkowe). Przykłady takich liczników są przedstawione są w punkcie 1.4.
Określona kombinacja stanów przerzutników, z których zbudowano licznik jest nazywana stanem licznika. Jeżeli licznik zbudowano z n przerzutników, to maksymalna liczba stanów licznika wynosi Nmax=2n. Rzeczywista liczba stanów licznika musi spełniać nierówność N≤2n. Liczba N nazywana jest pojemnością licznika. Licznik powstały z połączenia innych liczników ma pojemność równą iloczynowi pojemności liczników go tworzących.
1.2. Przerzutniki synchroniczne typu J-K.
Przerzutniki, oprócz bramek logicznych, są podstawową grupą elementów stosowanych w technice cyfrowej. W układach sekwencyjnych pełnią one rolę pamięci. Przerzutniki dzielimy na asynchroniczne i synchroniczne. Przerzutniki synchroniczne scalone mają wejścia informacyjne, programujące i synchronizujące. Działanie tych przerzutników przeważnie opisuje się za pomocą tablicy wzbudzeń (określa ona, jaki powinien być stan wejść informacyjnych, aby przerzutnik przeszedł z jednego stanu do drugiego) lub tablicy przejść (określa ona, jaki będzie kolejny stan przerzutnika w zależności od aktualnego stanu przerzutnika i od aktualnego stanu jego wejść).
Rysunek 1
Symbol przerzutnika J-K.
Podstawowy przerzutnik synchroniczny typu J-K ma dwa wejścia informacyjne (J i K) i wejście zegarowe (C). Wejście J=1 ustawia przerzutnik w stan 1, a wejście K=1 ustawia przerzutnik w stan 0. Przerzutnik ten przy stanie wejść 11 zmienia swój stan na przeciwny.
Tabela 1
Tablica przejść przerzutnika J-K.
J |
K |
Q(n) |
Q(n+1) |
0 |
x |
0 |
0 |
1 |
x |
0 |
1 |
x |
1 |
1 |
0 |
x |
0 |
1 |
1 |
Przerzutnik synchroniczny może być synchronizowany zboczem dodatnim lub ujemnym, poziomem lub może być przerzutnikiem dwutaktowym, co oznacza, że do ustawienia stanu przerzutnika są wymagane dwa kolejne zbocza impulsu zegarowego.
Przerzutnik dwutaktowy J-K działa w ten sposób, że w czasie pierwszego zbocza (narastającego lub opadającego) są próbkowane stany wejść J i K, drugie zbocze (opadające lub narastające) powoduje zgodną z tablicą przejść zmianę stanu przerzutnika.
Przerzutnik dwutaktowy składa się z dwu przerzutników połączonych kaskadowo. Pierwszy z nich nosi nazwę Master (M), drugi Slave (S). Zmiana stanu przerzutnika M odbywa się podczas zmiany poziomu z 0 na 1 na wejściu zegarowym, natomiast przepisanie informacji z przerzutnika M do S zachodzi podczas zmiany poziomu na tym wejściu z 1 na 0. Sygnały na wejściach informacyjnych powinny być ustalone przez cały czas trwania impulsu zegarowego.
1.3. Licznik binarny zbudowany z przerzutników J-K.
Licznik binarny to układ, który w takt zegara przyjmuje kolejno ściśle określone stany. W układzie tym najmniej znaczący bit zmienia się w każdym cyklu zegarowym, kolejny bity: dokładnie wtedy, gdy wszystkie bity na prawo od nich są jedynkami. Układ taki możemy zrealizować z przerzutników J-K w postaci licznika asynchronego i licznika synchronego. W pierwszym przypadku na wejścia J i K jażdego z przerzutników podajemy na stałe stan 1. Na wejście zegarowe C pierwszego przerzutnika podajemy sygnał zegarowy, natomiast na wejścia zegarowe każdego z pozostałych przerzutników wyjście Q poprzedniego przerzutnika. Wyjścia przerzutników nie zmieniają się równocześnie, tylko kaskadowo - stan licznika ustala się dopiero po czasie równym sumie czasów propagacji poszczególnych przerzutników. W liczniku binarnym synchronicznym zmiana stanu przerzutników następuje równolegle.
Rysunek 2
Schemat ideowy licznika binarnego synchronicznego zbudowanego z przerzutników J-K
1.4. Scalony licznik asynchroniczny 7490.
Podstawą układu scalonego 7490 są trzy przerzutniki synchroniczne typu J-K MS (A, B, C), oraz przerzutnik synchroniczny typu R-S MS (D). Pierwszy przerzutnik (A) jest jednobitowym licznikiem o pojemności N=2, natomiast trzy pozostałe (B, C, D) tworzą licznik o pojemności N=5. Ponadto układ ma dwa wejścia zliczające (AWE i BDWE), cztery wejścia sterujące (R0(1), R0(1), R9(1), R9(2)), oraz cztery wyjścia proste (QA, QB, QC, QD).
Rysunek 3
Oznaczenia wejść i wyjść licznika scalonego 7490
Rysunek 4
Schemat ideowy licznika scalonego 7490
Układ 7490 może być wykorzystany jako licznik o pojemności:
N=2: w układzie tym wejściem zliczającym jest AWE, natomiast wyjściem wyjście QA.
N=5: wejściem zliczającym jest jest wejście BDWE, wyjściami licznika są wyjścia QB, QC, QD (o wagach odpowiednio 20, 21, 22).
N=10: wyjście QA i wejście BDWE są zewnętrznie połączone, wejściem układu jest wejście AWE, wyjściami są wyprowadzenia QA, QB, QC, QD (o wagach odpowiednie 20, 21, 22, 23).
1.5. Scalone liczniki synchroniczne 74192 i 14193.
Liczniki scalone: dziesiętny 74192 i binarny 74193 są synchronicznymi licznikami rewersyjnymi (punkt 1.1.), mającymi możliwość ustawienia w dowolny stan początkowy. Oba układy mają identyczne wejścia i wyprowadzenia:
wejście zliczające w górę (C+) i w dół (C-):
każde aktywne (dodatnie) zbocze impulsu doprowadzonego do jednego z tych wejść powoduje zwiększenie (dla C+) bądź zmniejszenie (dla C-) stanu licznika o 1;
wyjście przeniesienia (P+):
wyjście to jest przeznaczone do współpracy z kolejnymi licznikami w celu zwiększenia pojemności przy liczeniu w przód; na wyjściu tym pojawia się poziom niski synchronicznie ze zboczem ujemnym przebiegu wejściowego, gdy licznik znajduje się w stanie 1001 (dla licznika 74192) lub stanie 1111 (74193) i wyjście to ponownie jest ustawiane w stan 1 po przejściu do stanu 0000;
wyjście pożyczki (P-):
wyjście to jest przeznaczone do współpracy z kolejnymi licznikami w celu zwiększenia pojemności przy liczeniu w tył; na wyjściu tym pojawia się poziom niski synchronicznie ze zboczem ujemnym przebiegu wejściowego, gdy licznik znajduje się w stanie 0000i wyjście to ponownie jest ustawiane w stan 1 po przejściu do stanu 1001 (dla licznika 74192) lub stanie 1111 (74193);
wejście resetujące (R):
wejście to jest niezależne od impulsu zliczanego a doprowadzenie do niego poziomu 1 powoduje wyzerowanie licznika;
cztery wyjścia proste (QA, QB, QC, QD):
na wyprowadzeniach tych występuje słowo wyjściowe; wyjście QA odpowiada najmłodszemu bitowi, a wyjście QD najstarszemu;
wejście wprowadzające (L) i cztery wejścia informacyjne (A, B, C, D):
po doprowadzeniu do wejścia wprowadzającego poziomu logicznego 0, stan wyjść QDQCQBQA staje się taki, jak stan wejść DCBA; zmiana stanu wejść informacyjnych przy L=0 jest natychmiast przenoszona do wyjścia układu;
Rysunek 5
Oznaczenia wejść i wyjść licznika scalonego 74192/74193
2. Rezultaty ćwiczenia.
Do wykorzystania w laboratorium mieliśmy wkładki o następujących symbolach:
DN121A - wkładka zawierająca trzy niezależne układy: licznik binarny złożony z czterech przerzutników JK7473, scalony dziesiętny licznik 7490 z obwodem sprzężenia zwrotnego oraz licznik binarny synchroniczny złożony z dwóch przerzutników JK7473 i bramek NAND 7420.
DD121B - wkładka zawierająca dwa układy liczników rewersyjnych 72192 oraz 74193.
SN3311 - generator zegarowy zdolny wyzwalać impulsy ręcznie lub automatycznie.
SN1222 - generator stanów logicznych.
Wykonując zadane ćwiczenia układy podłączaliśmy zgodnie z zaleceniami prowadzącego ćwiczenia oraz dostarczonego przez niego skryptu.
2.1. Badanie scalonego licznika dziesiętnego 7490.
Licznik dziesiętny 7490 wchodzi w skład wkładki DN121A. Na płytce tej wkładki znajdują się przełączniki A, B, C, D.
Licznik o pojemności N=10 otrzymujemy przy wszystkich przełącznikach umieszczonych w pozycji "ON”.
Tabela 2
Tabela stanów dla badanego licznika dziesiętnego o pojemności N=10.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A2 |
B2 |
C2 |
D2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Licznik o pojemności N=7 otrzymujemy przy przełącznikach A, B i C umieszczonych w pozycji "ON” i przełączniku D w pozycji "OF”.
Tabela 3
Tabela stanów dla badanego licznika dziesiętnego o pojemności N=7.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A2 |
B2 |
C2 |
D2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2.2. Badanie licznika binarnego zbudowanego z przerzutników J-K.
Licznik binarny zbudowany z przerzutników J-K wchodzi w skład wkładki DN121A.
Tabela 4
Tabela stanów dla badanego licznika binarnegonego zbudowanego z przerzutników J-K.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
||||
|
A1 |
B1 |
C1 |
D1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
11 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
12 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
13 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
14 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2.3. Badanie licznika synchronicznego.
Badany licznik synchroniczny wchodzi w skład wkładki DN121A.
Tabela 5
Tabela stanów dla badanego licznika binarnegonego zbudowanego z przerzutników J-K.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A2 |
B2 |
C2 |
D2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2.4. Badanie liczników 74192 i 74193.
Badane liczniki rewersyjne wchodzą w skład wkładki DD121B.
Pojemność licznika 74192 oszacowaliśmy na N1=10, natomiast licznika 74193 na N2=16, co zgadza się z informacjami podanymi w punkcie 1.5. Również opierając się na wiadomościach zawartych w tym punkcie, pojemność kaskady tych liczników określamy na N12=N1 N2 =160.
Tabela 6
Tabela stanów dla badanego licznika 74192 przy zliczaniu w przód.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Tabela 7
Tabela stanów dla badanego licznika 74192 przy zliczaniu w tył.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
4 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
6 |
1 |
1 |
0 |
0 |
7 |
0 |
1 |
1 |
0 |
8 |
1 |
0 |
1 |
0 |
9 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2.5. Programowanie stanu początkowego licznika 74192.
Mieliśmy wprowadzić liczbę 8 (binarnie 1000).
Tabela 8
Tabela stanów zaprogramowanego licznika 74192 przy zliczaniu w przód.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5 |
1 |
1 |
0 |
0 |
6 |
0 |
0 |
1 |
0 |
7 |
1 |
0 |
1 |
0 |
8 |
0 |
1 |
1 |
0 |
9 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Tabela 9
Tabela stanów zaprogramowanego licznika 74192 przy zliczaniu w tył.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
0 |
1 |
0 |
0 |
6 |
0 |
1 |
0 |
0 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2.6. Działania arytmetyczne z wykorzystaniem licznika 74192.
Pierwszą liczbę wprowadzamy do licznika 74192 poprzez wejścia ABCD umieszczone na panelu DD121B. Drugą liczbę wprowadzamy szeregowo poprzez generator impulsów logicznych SN1222 - ile impulsów o tyle zmieniamy wartość pierwszej liczby.
W przypadku dodawania pierwszą liczbą była liczby 3 (binarnie 0011), którą mieliśmy zwiększyć o 7.
Tabela 10
Tabela stanów licznika 74192 wykorzystywanego do dodawania liczb binarnych.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
LICZBA DZIESIĘTNA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
3 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
2 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5 |
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
7 |
5 |
0 |
0 |
0 |
1 |
8 |
6 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
7 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
W przypadku odejmowania pierwszą liczbą była liczba 8 (binarnie 1000), którą mieliśmy zmniejszyć o 3.
Tabela 11
Tabela stanów licznika 74192 wykorzystywanego do odejmowania liczb binarnych.
NUMER CYKLU |
STAN LOGICZNY WYJŚCIA LICZNIKA |
LICZBA DZIESIĘTNA |
|||
|
A |
B |
C |
D |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
7 |
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
3 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5 |
1
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
03 2, Sprawozdanie z przebiegu ˙wwiczenia:
MS Sr 15 B 2 03 Sprawozdanie
Z4 03, SPRAWOZDANIA czyjeś
z5 03, SPRAWOZDANIA czyjeś
MS Sr 15 B 2 03 Sprawozdanie Zalacznik1
z2 03, SPRAWOZDANIA czyjeś
protokół-03, SPRAWOZDANIA czyjeś
Z3 03, SPRAWOZDANIA czyjeś
MS Sr 15 B 2 03 Sprawozdanie Zalacznik2
03 Sprawozdanie cząstkowe
03 Sprawozdanie mechaniczne do Nieznany
metrologia - sprawozdanie - 03, SPRAWOZDANIA czyjeś
03 48 wzór sprawozdania o opakowaniach, wielkości ich od
03 Tyrystor, szkola, miernictwo, sprawozdania
Laboratorium sprawozdanie 03 id 261439
więcej podobnych podstron