LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie 5

LICZNIKI

Ćwiczenie 5 / wkładki DN121A, DD121B/

LICZNIKI

5.1. Wstęp

Tematem ćwiczenia jest budowa, działanie oraz właściwości liczników. W ćwiczeniu badany jest licznik binarny, złożony z czterech przerzutników JK7473, dziesiętny licznik scalony, model licznika binarnego synchronicznego oraz dwa scalone liczniki programowane: binarny i dziesiętny. Trzy pierwsze wspomniane liczniki znajdują się we wkładce DN121B.

Celem ćwiczenia jest zilustrowanie zasad pracy wybranych realizacji układowych liczników oraz scalonych programowanych układów liczników.

5.2. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

5.2.1. Wkładka DN121A

We wkładce DN121A znajdują się trzy niezależne układy badane /rys. 5.1./: licznik binarny liczący do szesnastu, złożony z czterech przerzutników JK7473, scalony dziesiętny licznik 7490 z obwodem sprzężenia zwrotnego umożliwiającym programowanie jego pojemności oraz model licznika binarnego synchronicznego o pojemności 4, złożonego z dwóch przerzutników JK7473 i bramek NAND- 7420.

Wszystkie liczniki są zerowane przyciskiem „clear” /rys 5.2/. Zespół przełączników na płycie czołowej umożliwia połączenie czterech wyjść A, B, C, D licznika binarnego lub dziesiętnego z gniazdami do na płycie czołowej, a także podanie jednego, dowolnie wybranego przebiegu A, B, C, D z dowolnego licznika synchronicznego na gniazdo BNC.

Na płytce znajdują się 4 przełączniki suwakowe umożliwiające programowanie pojemności licznika dziesiętnego oraz cztery diody elektroluminescencyjne, wskazujące charakterystyczne stany licznika synchronicznego. Rozmieszczenie głównych elementów pokazano na rys. 5.3.

5.2.3. Wkładka DD121B

Wkładka DD121B zawiera dwa scalone układy programowanych liczników 74193 i 74192. Pierwszy z liczników /US₁/ jest licznikiem binarnym, drugi /US₂/ dziesiętnym /rys5.4/. Liczniki połączone są ze sobą kaskadowo i umożliwiają zliczanie impulsów zegarowych podawanych na wejście „clock” /rys 5.5/.

Rys. 5.1 schemat ideowy wkładki DN121A

Zależnie od położenia przełącznika suwakowego „count” na płytce /rys 5.6/ impulsy zegarowe wchodzą na wejście C+ lub C- licznika 74192 /US₂/ umożliwiając zliczanie w przód lub w tył.

Wejście A, B, C, D danych programujących liczniki są połączone równolegle. Możliwe jest jednak niezależne zaprogramowanie stanu początkowego liczników za pomocą przycisków „load192” i „load193”. Oba liczniki są zerowane przyciskiem „clear”

Rys. 5.2. Płyta czołowa wkładki DN121A

Diody elektroluminescencyjne umieszczone na płytce wkładki DD121B wskazują stany liczników, stany na wejściach danych programujących oraz wystąpienie przeniesienia i pożyczki z licznika 192 podczas zliczania w przód lub w tył.

Wyjścia licznika 192 wyprowadzono na gniazda w płycie konstrukcyjnej, aby możliwe było dodatkowo kontrolowanie stanów licznika za pomocą wkładki SN9111.

Rys. 5.3. Rozmieszczenie głównych elementów na płytce wkładki DN121A

5.3 WYKAZ APARATURY POMOCNICZEJ

Do wykonania ćwiczenia potrzebne są następujące przyrządy pomocnicze:

• Generator impulsów zegarowych TTL SN3311

• Wskaźnik stanów logicznych SN9111

• Generator stanów logicznych TTL SN1222

5.4. OBLICZENIA WSTĘPNE I PROJEKTOWE

1. Określić i narysować tablice stanów badanych liczników

2. Opracować schematy pomiarowe do punktu 5.5.

Rys. 5.4 schemat ideowy wkładki DD121B

Rys. 5.5. Płytka czołowa wkładki DD121B

5.5 OBSERWACJA I POMIARY

5.5.1. Obserwacja przebiegów czasowych na wyjściach

licznika binarnego asynchronicznego /wkł. DN121A/

Obejrzeć na ekranie oscyloskopu przebiegi czasowe na wyjściach A₁, B₁, C₁, D₁ licznika i przerysować je do protokołu.

5.5.2. Programowanie pojemności licznika dziesiętnego

/wkł. DN121A/

Korzystając z tablicy stanów licznika 7490 zaprogramować za pomocą przełączników suwakowych licznik liczący do 10 a następnie liczący do dowolnej podanej przez prowadzącego liczby.

Zagadnienia:

Narysować schematy liczników zliczających do dowolnej podanej przez prowadzącego liczby- w jednym przypadku wykorzystać bramki układu U₄, a w drugim wejścia ustawiające i zerujące licznika 7490.

Rys. 5.6. Rozmieszczenie głównych elementów na płytce wkładki DD121B

5.5.3. Obserwacja przebiegów czasowych na wyjściach

licznika binarnego synchronicznego /wkł. DN121A/

Zaobserwować w układzie licznika synchronicznego chwile zapalania się diod elektroluminescencyjnych i powiązać je z istotą działania licznika synchronicznego.

Zagadnienia:

1. Wyjaśnić jaką rolę w badanym liczniku spełnia bramka NAND;

2. Określić czy badany licznik posiada przeniesienie równoległe czy szeregowe: podać uzasadnienie.

5.5.4. Obserwacja działania liczników rewersyjnych

programowanych /wkł. DD121B/

Wyzerować liczniki przyciskiem „clear”. Podać na wejścia A, B, C, D dowolną cyfrę w kodzie BCD. Dokonać wpisu tej cyfry do licznika U₂ za pomocą przycisku „load192”. Zmienić informację na wejściach A, B, C, D. Dokonać wpisu do licznika U₁ za pomocą przycisku „load193”. Podając ręcznie impulsy z generatora SN3311 na wejście „clock” obserwować stany na wyjściach liczników. Powtórzyć czynności po zmianie przełącznika suwakowego na płytce.

Wykorzystując licznik U₂ przeprowadzić dodawanie dwóch cyfr dziesiętnych np. 6 i 3. Pierwszy składnik wprowadzać poprzez wejścia A, B, C, D, drugi ręcznie za pomocą generatora SN3311. Wynik obserwować na wyświetlaczu wkładki SN9111.

Przeprowadzić odejmowanie tych samych cyfr, a następnie dodawanie i odejmowanie dwóch liczb podanych przez prowadzącego. Kolejne stany liczników sygnalizowane będą świeceniem diod elektroluminescencyjnych na płytce.

Zagadnienia:

1. Podać jaka rolę pełnią wyjścia P+ /carry/ i P- /borrow/ liczników

2. Dlaczego zmiana położenia przełącznika suwakowego na płytce w trakcie zliczania zaburza ten proces?

3. Wykazać na przykładzie, że w badanym liczniku wpisu informacji do poszczególnych układów scalonych nie zawsze można dokonywać w dowolnej kolejności; podać uzasadnienie./

---