Метод принудительной установки разрядов в 1 (предустановка)

Смысл предустановки счетчика состоит в том, что если до разрешения счета в него было записано какое-то число, то по приходу разрешающего сигнала счет начнется с этого записанного числа, а не с 0, как в непредустановленном счетчике. Например, из счетчика по модулю 16 нужно получить счетчик по модулю 6. Для его реализации нужно иск­лючить 16 - 6 = 10 избыточных состояний путем записи в счетчик чис­ла 10 (1010), т.е. принудительно установить 2 и 4 разряды в1. Счет импульсов начнется с числа II (1011), а 6 импульсом счетчик обнулится. Таким образом, получили счетчик с К = 6.

ИМС К155ИЕ7 (рис. 5) представляет собой реверсивный счетчик с предустановкой. Он позволяет производить счет от 0 до 16 в режиме сложения (счетные импульсы подаются на вход "+1") и счет с 16 до 0 в режиме вычитания (счетные импульсы подаются на вход "-1"). Входы D₁, D₂, D₃, D₄ служат для предварительной записи в счетчик (предустановки счетчика) заданного числа. Вход С служит для разрешения (С = 0) или запрещения (С = 1) предварительной записи. Одновременно с раз­решением предустановки происходит запрещение счета, т.к. при С = 0 счетчик не считает, а на его выходы Q₁ – Q₄ передается предустанавливаемое число с D₁ – D₄. По приходу на вход С сигнала 1 происходит запрет предварительной записи с одновремен­ным разрешением счета поступающих на соответствующий вход счет­ных импульсов, начиная с предустановленного числа. Вход R слу­жит для установки счетчика в 0 при R = 1. Во время работы счетчи­ка R = 0, выход ≥ 15 формирует импульс перепада из 1 в 0 и обратно при достижении счетчиком максимального состояния IIII в режиме сложения.

Выход ≤ 0 формирует импульс перепада из 1 в 0 и обратно при достижении счетчиком состояния 0000 в режиме вычитания.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задание 1. Собрать на двух ИМС KI55TM2 двоичный четырехразрядный суммирующий счетчик (рис. 1).

К выходам счетчика Q₁ – Q₄ подключить светодиоды БИ. (Генера­тор Г5-15 подготовить к работе в режиме одиночного запуска, уста­новив амплитуду одиночного импульса Um = 3,5 В.).

а) исследовать работу счетчика в статическом режиме. Установить счетчик в нулевое состояние, подав на вход нулевой сигнал. Подавая на вход С счетчика одиночные импульсы c ГТИ, заполнить таблицу состояний счетчика (табл. 3).

Таблица 3

№ импульса на входе С

Q1

Q2

Q3

Q4

Анализируя таблицу, убедиться, что при поступлении на вход счет­ных импульсов, счетчик последовательно проходит 16 различных со­стояний от 0000 до 1111, т.е. считает до 16 в двоичной системе.

б) исследовать работу счетчика в динамическом режиме.

На вход счетчика подать импульсы с выхода 2 задающего генератора БВ. Входы коммутатора соединить: 1 - "С"; 2, 3, 4, 5 с Q1, Q2, Q3, Q4 соответственно. Зарисовать осциллограмму, отметив на ней состояния счетчика. Сопоставить с таблицей 3.

в) убедиться, что каждый разряд счетчика уменьшает в два раза частоту импульсов, поступающих на его вход. Следовательно, счетчик можно использовать как делитель частоты в 2ⁿ раза.

Задание 2. Изучение счетчиков с принудительным обнулением

а) собрать схему счетчика с принудительным обнулением по мо­дулю 10 (рис. 3);

б) осуществить работу счетчика в динамическом режиме, подав на вход счетчика импульсы с выхода 2 задающего генератора БВ, а входы коммутатора соединить следующим образом: 1 - с "С", 2, 3, 4, 5 с Q₁, Q₂, Q₃ и Q₄соответственно. Синхронизацию осуществить с выхода Q₄;

в) зарисовать и проанализировать полученную осциллограмму;

г) предложить и реализовать на основе того же двоичного счет­чика счетчики по модулю 3 и 8.

Зарисовать и проанализировать наблюдаемые осциллограммы. По полученным осциллограммам сделать вывод о возможности использования счетчиков для деления входной частоты в заданное число раз;

д) познакомиться с работой ИМС К155ИЕ5 (рис. 4). Реализовать на ИМС К155ИЕ5 счетчики по модулю 8, 16, 10. Работу счетчика контролировать по осциллограммам.

Задание 3. Изучение счетчика с принудительной установкой разрядов в I на ИМС К155ИЕ7 (рис. 5).

а) использовать ИМС К155ИЕ7 как суммирующий счетчик по моду­лю 16. Для этого счетные импульсы подать на вход "+1", входы D₁-D₄ свободны, С = 1, R = 0, "-1"= 1. На входы коммутатора подключить "+1", Q₁, Q₂, Q₃ и Q₄ ≥ 15, начиная с первого входа. Работу счет­чика контролировать по осциллограммам;

б) осуществить на ИМС К155ИЕ7 суммирующий счетчик, по модулю 10. Для исключения избыточных состояний записать в счетчик число 6 (0110), т.е. подать на D₁ = 0, D₂= 1, D₃ =1, D₄ = 0. Входы R=0, "-1" = 1, на С подать импульсы с выхода ">=15", которые будут давать команду о прекращении счета и последующей предустановке счетчика снова на число 6 по окончании каждого цикла счета. Сигнал для синхронизации осциллографа снять с выхода Q₄. Зарисовать и проанализировать полученные осциллограммы. Указать на них период счета и число предустановки.

в) реализовать на ИМС К155ИЕ7 вычитающий счетчик без предустановки. Входы D₁-D₄ свободны, С=1, R=0, "+l"=1, вход для счетных импульсов "-1". Подключите один из каналов коммутатора к выходу "≤0" и убедитесь в наличии импульса, обозначающего ко­нец каждого счетного цикла (состояние 0000);

г) использовать ИМС К155ИЕ7 как вычитающий счетчик с предустановкой числа 6 (0110). Входы D₁=0, D₂=1, D₃=1, D₄=0, R = 0, "+1" = 1, выход "≤0" соединить со входом С, счетные импульсы подавать на вход "-1". Синхронизирующий сигнал снять с выхода 5 задающего генератора.

Зарисовать и проанализировать полученные осциллограммы.

Контрольные вопросы

1. Назначение счетчиков?

2. Назовите основные параметры счетчика и поясните их.

3. Поясните работу асинхронного суммирующего счетчика на Т-триггерах (рис. 1).

4. Поясните, как из суммирующего счетчика (рис. 1) получить вычи­тающий асинхронный счетчик? Покажите его функциональную схему.

5. Какие методы используют для получения счетчика с заданным коэффициентом счета?

6. Какие ограничения накладывает на выбор К использование в схеме рис.3 в качестве обнуляющего устройства элемента 2И-НЕ?

7. Поясните структуру и покажите функциональную схему ИМС К155ИЕ5. Как осуществить на ней суммирующий счетчик по модулю 2, 8, 16, 10, 6?

8. Объясните, как использовать ИМС KI55ИЕ7 как суммирующий и вычитающий счетчик без предустановки и с предустановкой.

9. Как будет работать счетчик с предустановкой, например, числа 6, если на вход С подавать импульсы через 16, 20 тактовых импуль­сов?

10. Как использовать счетчик для деления частоты входных счетчиков на 10, 3, 6 и т.д.?

Литература

1. Мальцева Л.А. и др. Основы цифровой техники. - М.: Радио и связь, 1986. - С. 40-47.

2. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника. - М.: Высшая школа, 1985. - С. 266-271, 274-280.

3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Радио и связь, I988. - С. 89-93.

4. Схемотехника ЭВМ. Под редакцией Соловьева Г.Н. - М.: Высшая школа, 1985. - С. 105-110.