- LABORATORIUM ELEKTRONIKI ANALOGOWEJ I CYFROWEJ -

BADANIE SCALONYCH LICZNIKÓW SYNCHRONICZNYCH

I. CEL ĆWICZENIA

Ćwiczenie ma na celu przedstawienie podstawowych rozwiązań scalonych liczników TTL, zasady ich działania i realizowanych przez nie funkcji. Powinno ukazać sposoby wykorzystania liczników scalonych do budowy różnych rozwiązań liczników modulo N, w tym rewersyjnych oraz programowanych dzielników częstotliwości.

Ćwiczenie przeprowadzone jest z użyciem programu symulacyjnego Electronics Workbench 4.0D.

II. ZAKRES MATERIAŁU OBOWIĄZUJĄCY UCZNIA

• pojęcie licznika;

• pojemność licznika;

• licznik zliczający do N, a licznik modulo N;

• pojęcie licznika rewersyjnego;

• liczniki asynchroniczne (szeregowe), a synchroniczne (równoległe);

• zastosowania liczników;

• zasada działania, sposoby sterowania licznikami synchronicznymi `160÷'163 i `190÷'193;

III. WYKAZ APARATURY

• generator funkcyjny;

• analizator stanów logicznych;

• zasilacz;

• zadajnik stanów logicznych;

IV. PRZEBIEG ĆWICZENIA

1. Badanie licznika jednokierunkowego `160

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `160, następnie do jego wejścia zegarowego doprowadzić sygnał prostokątny w standardzie TTL. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić uwagę na stany zmieniające się na końcówce RCO. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (dla układu `160 będzie to 10 różnych stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu.

• sterując odpowiednio końcówką odpowiedzialną za zerowanie licznika, przeprowadzić operację wyzerowanie pracującego licznika i korzystając z analizatora stanów logicznych uchwycić ten moment. Odpowiednie przebiegi czasowe zamieścić w sprawozdaniu. Zwrócić uwagę na sposób zerowania licznika (synchroniczne czy asynchroniczne).

• sprawdzić sposób zachowania się układu dla różnych kombinacji stanów pojawiających się na końcówkach ENT, ENP (4 kombinacje). Jak zachowuje się układ dla tych kombinacji - wnioski poprzeć odpowiednimi przebiegami czasowymi wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych.

• uruchomić układ licznika, a następnie dokonać wpisu wartości 4 do pracującego licznika sterując odpowiednio końcówką LOAD. Czy wpis realizowany jest w sposób synchroniczny czy asynchroniczny? - odpowiedź poprzeć odpowiednimi przebiegami czasowymi.

• łącząc dwa liczniki `160 zbudować poprawnie funkcjonujący licznik mod_100 z przeniesieniem szeregowym, a następnie z przeniesieniem równoległym. Schematy zaprojektowanych liczników zamieścić w sprawozdaniu.

2. Badanie liczników jednokierunkowych `162 i `163

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `162, następnie do jego wejścia zegarowego doprowadzić sygnał prostokątny w standardzie TTL. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić uwagę na stany zmieniające się na końcówce RCO. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (dla układu `162 będzie to 10 różnych stanów, dla układu `163 - 16 stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu. Identycznie postąpić w stosunku do układu `163.

• sterując odpowiednio końcówką odpowiedzialną za zerowanie licznika, przeprowadzić operację wyzerowanie pracującego licznika `162 i korzystając z analizatora stanów logicznych uchwycić ten moment. Odpowiednie przebiegi czasowe zamieścić w sprawozdaniu. Zwrócić uwagę na sposób zerowania licznika (synchroniczne czy asynchroniczne). Analogicznie postąpić w stosunku do układu `163.

• uruchomić układ licznika, a następnie dokonać wpisu wartości 4 do pracującego licznika sterując odpowiednio końcówką LOAD. Czy wpis realizowany jest w sposób synchroniczny czy asynchroniczny? - odpowiedź poprzeć odpowiednimi przebiegami czasowymi. Analogicznie postąpić w stosunku do układu `163.

• łącząc trzy liczniki `162 zbudować poprawnie funkcjonujący licznik mod_1000 z przeniesieniem szeregowym, a następnie z przeniesieniem równoległym. Schematy zaprojektowanych liczników zamieścić w sprawozdaniu.

3. Badanie liczników rewersyjnych `190 i `191

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `190 i doprowadzić do sytuacji kiedy licznik zlicza w przód. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić również uwagę na stany zmieniające się na końcówce RCO i MAX/MIN. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (dla układu `190 będzie to 10 różnych stanów, dla układu `191 - 16 stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu. Identycznie postąpić w stosunku do układu `191.

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `190 i doprowadzić do sytuacji kiedy licznik zlicza wstecz. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić również uwagę na stany zmieniające się na końcówce RCO i MAX/MIN. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (dla układu `190 będzie to 10 różnych stanów, dla układu `191 - 16 stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu. Identycznie postąpić w stosunku do układu `191.

• sprawdzić w jaki sposób stan logiczny na końcówce CTEN układu `190 wpływa na pracę licznika. Wyciągnięte wnioski potwierdzić odpowiednimi przebiegami czasowymi. W tym celu na końcówce CTEN zliczającego układu licznika `190 zmienić stan na przeciwny i uchwycić interesujący nas moment na analizatorze stanów logicznych.

• uruchomić układ licznika `190, a następnie dokonać wpisu wartości 6 do pracującego licznika sterując odpowiednio końcówką LOAD. Czy wpis realizowany jest w sposób synchroniczny czy asynchroniczny? - odpowiedź poprzeć odpowiednimi przebiegami czasowymi.

• łącząc trzy liczniki `190 zbudować poprawnie funkcjonujący licznik mod_1000: szeregowy, następnie równoległy z przeniesieniem szeregowym oraz równoległy z przeniesieniem równoległym. Schematy trzech zaprojektowanych liczników zamieścić w sprawozdaniu.

4. Badanie licznika rewersyjnego `192

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `192 i doprowadzić do sytuacji kiedy licznik zlicza w przód. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić również uwagę na stany zmieniające się na końcówce CO. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (10 stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu.

• podać odpowiednie stany na wejścia sterujące licznika `192 i doprowadzić do sytuacji kiedy licznik zlicza wstecz. Obserwować zmiany stanów wyjść licznika w odpowiedzi na sygnał zegarowy wykorzystując do tego celu analizator stanów logicznych. Zwrócić również uwagę na stany zmieniające się na końcówce BO. Obserwowane przebiegi uwzględniające cały cykl zliczania układu (10 stanów) przerysować i zamieścić w sprawozdaniu.

• sterując odpowiednio końcówką odpowiedzialną za zerowanie licznika, przeprowadzić operację wyzerowanie pracującego licznika `192 i korzystając z analizatora stanów logicznych uchwycić ten moment. Odpowiednie przebiegi czasowe zamieścić w sprawozdaniu. Zwrócić uwagę na sposób zerowania licznika (synchroniczne czy asynchroniczne).

• uruchomić układ licznika `192, a następnie dokonać wpisu wartości 8 do pracującego licznika sterując odpowiednio końcówką LOAD. Czy wpis realizowany jest w sposób synchroniczny czy asynchroniczny? - odpowiedź poprzeć odpowiednimi przebiegami czasowymi.

• łącząc trzy liczniki `192 zbudować poprawnie funkcjonujący licznik mod_1000 (wykorzystać końcówki DOWN, UP, CO, BO). Schemat licznika zamieścić w sprawozdaniu.

V. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW

1. Zamieścić wszystkie przebiegi czasowe o których mowa w poszczególnych punktach `Przebiegu ćwiczenia'.

2. Zamieścić projekty wszystkich układów liczników o których mowa w poszczególnych punktach `Przebiegu ćwiczenia'.

3. Krótka charakterystyka badanych układów liczników zawierająca wnioski na temat: zakresu liczenia, sposobu zerowania i wpisywania wartości początkowej do licznika (synchroniczne, asynchroniczne) zmiany kierunku zliczania (w przypadku liczników rewersyjnych) oraz wnioski dotyczące funkcji wyjść przeniesienia (pożyczki) w badanych układach liczników.

4. Własne wnioski, spostrzeżenia i przemyślenia.

VI. PRZYKŁADOWE PYTANIA I ZADANIA

1. Jakie układu nazywamy licznikami cyfrowymi? Co to jest pojemność licznika?

2. Wskaż różnicę pomiędzy licznikiem do N a licznikiem modulo N.

3. Wskaż różnice pomiędzy licznikiem synchronicznym a asynchronicznym.

4. Dokonaj charakterystyki układu licznika scalonego `160.

5. Dokonaj charakterystyki układu licznika scalonego `161.

6. Dokonaj charakterystyki układu licznika scalonego `190.

7. Dokonaj charakterystyki układu licznika scalonego `192.

8. Wyjaśnij w jaki sposób dokonuje się zmiany kierunku zliczania w licznikach rewersyjnych.

9. Wyjaśnij w jaki sposób dokonuje się wpisu wartości początkowej do licznika i czemu służy taka operacja?

10. Wyjaśnij w jaki sposób dokonuje się operacji zerowania znanych Tobie układów liczników synchronicznych .

3

ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH NR 3

im. gen. prof. Sylwestra KALISKIEGO

w ZAMOŚCIU

PRACOWNIA ELEKTRONICZNA

---