Zespół Szkół Elektrycznych nr 1 w Poznaniu			Pracownia elektryczna i elektroniczna
Kamil Piechowiak			Temat: Badanie liczników.				Ćwiczenie 15
Rok szkolny 03/04	Klasa IV4	Grupa 6	Data wykonania 19.02.04	Data oddania 26.02.04	Ocena	Podpis	Numer w dzienniku 14

1. Cel ćwiczenia

- poznanie działania liczników

- poznanie budowy liczników

- poznanie parametrów liczników

- nabycie umiejętności łączenia liczników

- zapoznanie się z rodzajami liczników

- poznanie wad i zalet liczników

- nauka skracania pojemności liczników

2. Wiadomości teoretyczne

- Co to jest licznik i jak on działa?

Licznikiem nazywa się układ cyfrowy służący do zliczania liczby impulsów podanych na jego wejście zliczające. Ogólnie licznik zawiera pewną liczbę n przerzutników odpowiednio ze sobą połączonych. Liczba n określa maksymalną (pełną) pojemność licznika równą 2ⁿ. Zapełnienie licznika kończy cykl pracy licznika, po czym wraca on do stanu początkowego. Długością S cyklu licznika nazywa się liczbę wyróżnialnych stanów logicznych, przez które licznik przechodzi cyklicznie. Jeśli licznik ma S (przy czym
) wyróżnialnych stanów, to określa się go jako licznik modulo S (np. licznik modulo 10 jest licznikiem dziesiętnym, tzw. dekadą liczącą). Stan licznika odpowiada liczbie zliczanych impulsów, wyrażanej w określonym kodzie. Licznik zliczający impulsy w naturalnym kodzie dwójkowym jest nazywany licznikiem dwójkowym. Liczniki dziesiętne mogą zliczać w różnych kodach dwójkowo-dziesiętnych, chociaż najczęściej jest to kod BCD 8421 lub kod Aikena 2421.

Ze względu na sposób realizacji (tryb pracy) rozróżnia się liczniki:

• asynchroniczne (szeregowe)

• synchroniczne (równoległe)

Na ogół liczniki asynchroniczne (szeregowe) są powolniejsze niż synchroniczne, lecz mają zwykle prostszą strukturę logiczną. Szybkość działania liczników określa się podając maksymalną częstotliwość impulsów zliczanych. Zawartość licznika podczas zliczania może wzrastać lub maleć. Liczniki, w których jest możliwy tylko jeden z tych sposobów zliczania, nazywa się jednokierunkowymi. Liczniki umożliwiające liczenie impulsów w obu kierunkach określa się jako dwukierunkowe (rewersyjne).

- Różnice między licznikami asynchronicznymi i synchronicznymi

Licznik synchroniczny charakteryzuje się tym, że wejścia taktujące wszystkich przerzutników są połączone równolegle, zapewniając jednoczesne zmiany stanów przerzutników w takt odpowiedniego zbocza impulsu zliczanego. O tym, które przerzutniki mają zmienić każdorazowo swój stan, decyduje odpowiedni układ kombinacyjny. Do układu kombinacyjnego są, bowiem doprowadzane zwrotnie stany wyjść Q przerzutników oraz inne sygnały wejściowe P zadane warunkami pracy licznika.

W liczniku asynchronicznym przerzutniki są połączone szeregowo, a impulsy zliczane są doprowadzane do pierwszego przerzutnika, co oznacza, że zmiany na wyjściach licznika nie występują jednocześnie. W przypadku asynchronicznego licznika dwójkowego zmiana stanu wyjścia przerzutnika powoduje zmianę wyjścia następnego przerzutnika.

- Liczniki scalone 7490, 7493

3. Przebieg ćwiczenia

- Zapoznanie się z pojedynczym przerzutnikiem JK-MS

- Analiza pracy wybranych przerzutników

- Łączenie przerzutników według schematów

- Wykonanie tabeli stanów przejściowych

- Sprawdzenie działania pozostałych wejść liczników

- Realizacja liczników modulo 5

- Umieszczenie w tabeli stanów przejściowych

4. Schematy pomiarowe

- z wejściem zegarowym

- bez wejścia zegarowego

- licznik modulo 5 (układ UCY 7490 i UCY 7493)

5. Tabele pomiarowe

- z wejściem zegarowym - bez wejścia zegarowego

R		S		Q		Q
0		0		1		1
0		1		0		1
1		0		1		0
1		1		1		0
R		S		Q		Q
		0		0		0
0		1		0		1
1		0		1		0
0				1		1

- Układ UCY 7490 - Układ UCY 7493

	D	C	B	A
0	0	0	0	0
1	0	0	0	0
2	0	0	0	0
3	0	0	0	0
4	0	0	1	0
5	1	0	1	0

6. Wykaz przyrządów

- woltomierz: zakres 1,5 ; 3 ; 7,5 , ZSE-I-109/24/5836

- zasilacz: 12V, 5V

- zadajnik

- tester

- Układy: UC 7400, UCY 6493, UCY 7490

7. Wnioski

Liczniki scalone znajdują zastosowanie, przede wszystkim do bezpośredniego zliczania impulsów (w tym znaczeniu mogą służyć do pomiaru częstotliwości, dzielenia przez N itp.). Przy użyciu liczników buduje się również układy arytmetyczne. Układy te charakteryzują się prostą strukturą logiczną oraz niewielką szybkością działania, która jednak wystarcza w wielu zastosowaniach. Specjalną grupę układów stanowią tzw. liczniki programowane.

Jest bardzo dużo rodzajów liczników. Każdy z nich ma swoje wady i zalety. Każde konkretne zastosowanie wymaga zazwyczaj innego licznika, więc warto znać ich wady i zalety. Oto niektóre z nich:

a) Liczniki asynchroniczne - Wady:

• w porównaniu do liczników synchronicznych są wolniejsze,

• możliwość zliczania tylko w jedną stronę.

Zalety:

• prostota projektowania liczników modulo N,

• prosty układ skracający cykl pracy,

• stabilność pracy

b) Liczniki synchroniczne - Wady:

• skomplikowany układ logiczny sterujący licznikiem,

• dużo elementów dyskretnych (bramek) w przypadku bardziej złożonych liczników rewersyjnych synchronicznych

Zalety:

• duża prędkość zliczania w porównaniu do liczników asynchronicznych,

• duże możliwości działania i projektowania.

Układ scalony 7490 to licznik dekadowy. Posiada w swojej budowie dwa oddzielne liczniki: jeden 1-bitowy i drugi 3-bitowy. Aby licznik zliczał normalnie do 10-ciu należy wejście zegarowe drugiego licznika podłączyć do wyjścia pierwszego.

Układ scalony 7493 to 4-bitowy licznik binarny. Zbudowany jest również z dwóch liczników: jednego 1-bitowego i drugiego 3-bitowego. Tutaj też aby licznik zliczał do 16 należy wejście zegarowe drugiego licznika podłączyć do wyjścia pierwszego.

S

C

R

Q

Q

Q

Q

R

S

7490

A B C D

we A

Ilość

impulsów

	D	C	B	A
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

Ilość

impulsów

---