Регистры. Цифровые счетчики

Соберите представленную на рис. 7.2 схему последовательно соединенных D- и JK-триггеров. Сделайте дополнительные соединения, чтобы триггеры работали в счетном режиме. Полученная схема является схемой двухразрядного двоичного счетчика.

 

Рис. 7.2. Монтажная схема двухразрядного двоичного счетчика с индикацией выходов

 

Сброс (установка в  ноль) триггеров счетчика происходит при подаче лог. 0 на входы R триггеров. В рабочем режиме на входах R и S – лог. 1.

Подавая на вход С первого триггера счетные импульсы, определите состояние триггеров в зависимости от номера импульса. Полученные результаты занесите в табл. 7.4.

 

 

 

Таблица 7.4. Таблица состояний двухразрядного двоичного счетчика.

Начальное состояние триггера		1-й импульс		2-й импульс		3-й импульс		4-й импульс
Q1	Q2	Q1	Q2	Q1	Q2	Q1	Q2	Q1	Q2
0	0

 

Задание 3. Изучить работу двоичного счетчика. Составить таблицу состояний двоичного счетчика для заданного коэффициента счета.

На рис. 7.3 приведено  условное изображение двоичного  счетчика (микросхема К555ИЕ5). Счетчик  состоит из четырех счетных триггеров. Первый триггер имеет отдельный  счетный вход С1 и выход «1». Три оставшихся триггера соединены последовательно между собой, имеют счетный вход С2 и выходы 2, 4, 8. При соединении выхода 1 с входом С2 вся цепочка триггеров образует четырехразрядный двоичный счетчик с последовательным переносом со счетным входом С1 и выходами 1, 2, 4 и 8.

 

Рис. 7.3. Четырехразрядный двоичный счетчик: а) – условное обозначение (микросхема К555ИЕ5); б) – монтажная схема с  индикацией выходов.

 

Для рассматриваемой  микросхемы изменение состояния  счетчика происходит по спаду счетного импульса. На условном обозначении счетчика управление по спаду обозначается косой чертой «\» на счетных входах С1 и С2.

Счетчик имеет два  входа установки в ноль, объединенные по схеме И (&, R). Сброс (установка в ноль) счетчика происходит при подаче лог. 1 на оба входа.

Работу двоичного счетчика можно представить по его временной  диаграмме (рис. 7.4.). Из диаграммы видно, что начальное (до поступления счетных  импульсов на вход С1) состояние счетчика нулевое (код на выходе счетчика 0000). Изменение состояния выходов счетчика происходит по спаду счетных импульсов и после 16-го импульса счетчик опять вернется в нулевое состояние.

 

Рис. 7.4. Временная диаграмма работы четырехразрядного двоичного счетчика

 

Наличие входов установки в ноль, объединенных по схеме И позволяет строить счетчики с разным коэффициентом счета. Для этого необходимо соединить с обоими входами (&, R) выходы счетчика, на которых при выбранном коэффициенте счета одновременно появляется лог. 1. При этом счетчик сбрасывается в ноль и начинает считать сначала. Коэффициент счета выдается преподавателем согласно вариантам, представленным в табл. 7.5.

 

Таблица 7.5

Вариант	1	2	3	4	5	6	7
Коэффициент счета	3	5	6	9	10	12	16

 

Соберите на стенде монтажную  схему двоичного счетчика, представленную на рис. 7.3.

Основываясь на диаграмме  работы счетчика (рис. 7.4), соедините  входы &, R с выходами счетчика, необходимыми для получения заданного коэффициента счета. Установите предварительно счетчик в нулевое состояние и, подавая на вход С1 счетные импульсы, определите состояние выходов счетчика в зависимости от номера счетного импульса. По полученным результатам составьте таблицу состояний счетчика (табл. 7.6).

 

Таблица 7.6. Таблица состояния двоичного  счетчика.

Выход счетчика	Номер счетного импульса на входе  С1
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1
2
4
8

 

Задание 4. Составить временную диаграмму работы счетчика.

На рис. 7.5 представлена монтажная схема четырехразрядного двоично-десятичного счетчика с последовательным переносом и индикацией выходов (микросхема К555ИЕ2). Структура построения счетчика аналогична структуре счетчика на микросхеме К555ИЕ5. Для уменьшения коэффициента счета внутри счетчика введены дополнительные логические связи, досрочно обнуляющие счетчик по достижению им заданного коэффициента счета.

 

 

Рис. 7.5. Монтажная схема четырехразрядного  двоично-десятичного счетчика (микросхема К555ИЕ2) с индикацией выходов

 

Входы & и R, объединенные по схеме И, служат для установки счетчика в нулевое состояние. Входы &, R9, также объединенные по схеме И, служат для установки счетчика в состояние «9». В этом состоянии первый и четвертый триггеры находятся в единичном состоянии, а остальные – в нулевом (код на выходе счетчика 1001).

Соберите на стенде схему  двоично-десятичного счетчика (рис. 7.5) и составьте временную диаграмму  его работы. Диаграмма составляется для одного из двух вариантов, представленных в таблице 7.6. Вариант выдает преподаватель.

 

Таблица 7.6

Вариант	Код на выходе счетчика при начальной  установке
1	0000
2	1001

 

Установите счетчик в начальное  состояние, согласно вашему варианту, и, подавая на вход счетные импульсы, составьте временную диаграмму  работы счетчика. Диаграмма составляется с помощью показаний индикаторов выходов и наносится на рис. 7.6.

 

Рис. 7.6. Временная диаграмма работы двоично-десятичного счетчика.

 

Контрольные вопросы:

1. Нарисовать схему n-разрядного регистра хранения.
2. Объяснить логику работы универсального регистра.
3. Нарисовать схему соединений двух регистров для обмена информацией в параллельном коде.
4. Нарисовать схему соединений двух регистров для обмена информацией в последовательном коде.
5. Нарисовать схему n-разрядного счетчика с последовательным переносом.
6. Чем определяется предельная скорость счета такого многоразрядного счетчика?
7. В каком режиме работают триггеры в двоичном счетчике?
8. Чем отличается двоично-десятичный счетчик от двоичного счетчика?
9. Использование счетчика в качестве делителя частоты повторения импульсов.

 

Отчет по лабораторной работе должен включать:

1. Исследуемые схемы на основе логических элементов.
2. Результаты измерений, сведенные в соответствующие таблицы.
3. Выводы по каждой схеме.
4. Ответы на контрольные вопросы.

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Цифровые устройства и микропроцессоры. Нарышкин Ф.К., М.: Академия, 2007, 320с.
2. Информационно-измерительная техника и электроника. Под редакцией Раннева Г.Г., М.: Академия, 2007, 520с.