POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Laboratorium podstaw elektroniki i energoelektroniki
Ćwiczenie nr 5. Temat: Elementy i układy sekwencyjne – przerzutniki, rejestry i liczniki
Rok akademicki: 2008/09 Wydział: Elektryczny Studia: stacjonarne Nr grupy: E-512
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było poznanie podstawowych cyfrowych układów sekwencyjnych, jakimi są przerzutniki, rejestry i liczniki. Przedmiotami badanymi były:

• przerzutnik typu D,

• przerzutnik JK,

• przerzutnik typu T,

• 5-bitowy rejestr przesuwny na układzie 74LS96,

• licznik dziesiętny – modulo 10 oraz modulo 5 na układzie 74LS90,

• przerzutnik RS asynchroniczny,

• przerzutnik RS synchroniczny,

2. Przebieg ćwiczenia:

2.1 Przerzutniki

Asynchroniczny przerzutnik RS:

Buduje się go z dwóch bramek logicznych NOR (górny) lub NAND

Przerzutnik RS na bramkach NAND

Jest on najprostszym rodzajem przerzutnika. Posiada 2wejścia:S (ang. Set) - wejście ustawiające

R (ang. Reset) - wejście zerujące

oraz 2 wyjścia: - wyjście zwykłe - wyjście zanegowane.

Stan wyjść jest zawsze przeciwny.

	Przebieg czasowy:	Tabela prawdy: R S Q(n) Q(n+1) 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 - 0 1 1 -

Q(n+1) oznacza stan w chwili następnej, Q(n) oznacza stan w chwili poprzedniej. Wejście R ustawia pamięć przerzutnika na "1", S ustawia pamięć przerzutnika na "0", R=0 /\ S=0 odtwarza stan poprzedni. Stan R=1 /\ S=1 jest stanem wzbronionym, ponieważ gdyby R=S=1 to Q=~Q z tego wynika, że R*S musi być różne od 1.

Przerzutniki RS mają następujące symbole graficzne:

z bramek NOR	z bramek NAND

Przerzutnik RS (synchroniczny):

Różni się on od asynchronicznego p. RS tylko dodatkowym wejściem zegarowym. Wejście zegarowe podłączamy do przerzutnika dwoma bramkami NAND (można także użyć innych bramek) do wejścia R i S.

R	S	Q(n)	Q(n+1)
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	-
1	1	1	-

Przerzutnik RS synchroniczny

	Przebieg czasowy

na bramkach NAND

Tabela prawdy

Przerzutnik JK:

Przerzutnik aktywowany jest zboczem opadającym (1->0)

Różni się on od asynchronicznego p. RS tylko dodatkowym wejściem zegarowym. Symbol graficzny przerzutnika:

Przerzutnik JK

Symbol graficzny:	Tablica prawdy: J K Q(n) Q(n+1) 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0

Jak widać w tablicy prawdy przerzutnik ten jest zbliżony do RS. Tym razem złącze K zeruje, a złączej J ustawia na "1". Przerzutnik ten nie ma stanu wzbronionego. Przy J=K=1 na wyjściu Q pojawia się ~Q a na wyjściu ~Q pojawia się Q.Przerzutnik ten jest najbardziej uniwersalnym i w łatwy sposób daje się przerobić na wszystkie inne przerzutniki.

 2.2 Liczniki

1. Licznik dziesiętny

Wykres stanów na poszczególnych wyjściach licznika:

Tablica prawdy:

n	Q1	Q2	Q3	Q4
1	0	0	0	0
2	1	0	0	0
3	0	1	0	0
4	1	1	0	0
5	0	0	1	0
6	1	0	1	0
7	0	1	1	0
8	1	1	1	0
9	0	0	0	1
10	1	0	0	1

Wnioski:

Na podstawie wyników pomiarów można stwierdzić iż w przerzutniku RS asynchronicznym Stan w którym oba wyjścia są w stanie niskim jest stanem niedozwolonym. Jest on niezgodny z definicją stanów wyjściowych przerzutnika, zgodnie z którą stan obu wyjść musi być przeciwny. Badany przez nas przerzutnik działał poprawnie, sygnały otrzymywane na wyjściu były zgodne z tablicami stanów zawartymi w literaturze.

Kolejnym badanym przerzutnikiem był przerzutnik RS synchroniczny, który posiada dodatkowe wejście taktujące. Od zwykłego przerzutnika RS różni się tym, że nie zmienia stanu swoich wyjść od razu po zmianie sygnałów sterujących S i R. Czasami może okazać się pożądane, aby taka zmiana następowała synchronicznie z sygnałem zegarowym. Dzięki temu możemy zlikwidować zakłócenia i hazardy oraz synchronizować poszczególne elementy układu logicznego. Jeśli na wejściu zegarowym jest stan nieaktywny to przerzutnik nie reaguje na zmiany sygnałów na pozostałych wejściach. Jeśli natomiast na wejściu zegarowym jest stan aktywny przerzutnik zmienia się zgodnie z tablicą (dla przerzutnika typu RS).Różnie można rozumieć stan aktywny oraz stan nieaktywny - jest to zależne od wykonania przerzutnika.

Może to być:

Stan niski - 0 (Wyzwalanie niskim poziomem sygnału zegarowego)

Stan wysoki - 1 (Wyzwalanie wysokim poziomem sygnału zegarowego)

Moment zmiany stanu z niskiego na wysoki (0 na 1) (Wyzwalanie narastającym zboczem sygnału zegarowego)

Moment zmiany stanu z wysokiego na niski (1 na 0) (Wyzwalanie opadającym zboczem sygnału zegarowego)

Podczas wykonywania ćwiczenia wykazaliśmy, że ten układ działał poprawnie.

Przerzutnik JK również działał poprawnie i generował oczekiwane sygnały wyjściowe.

Mieliśmy pewne problemy z płytką laboratoryjną i nie udało nam się zbadać wszystkich badanych obiektów.