Время: 2 часа

Теоретический материал:

Счётчик – устройство, предназначенное для подсчёта числа импульсов. Наибольшее распространение получили двоичные счётчики на триггерах. Числа в счётчике предоставляются определёнными комбинациями состояниями триггеров.

Ёмкость счётчика определяется модулем счёта, равным максимальному числу импульсов, которое может быть зафиксировано им.

где - максимальное значение числа, до которого может вестись счёт;

n – число триггеров.

Счетчики и делители подразделяются на асинхронные и синхронные. У синхронных счетчиков все разрядные триггеры синхронизируются параллельно одними и теми же синхроимпульсами, поступающими из источника этих импульсов. Асинхронные счетчики имеют последовательную синхронизацию, т.е. каждый последующий разрядный триггер синхронизируется выходными импульсами триггера предыдущего разряда. Асинхронные счетчики иногда называют последовательными, а синхронные счетчики - параллельными. Синхронные счетчики, в свою очередь, подразделяются на параллельно-синхронные и последовательно-синхронные. Параллельные счетчики имеют более высокую скорость счета, чем асинхронные

По назначению счётчики делятся на суммирующие (инкрементирующие), вычитающие (декрементирующие) и реверсивные.

В суммирующих счётчиках добавление каждого очередного импульса вызывает увеличение суммы в счётчике.

В вычитающих счётчиках добавление каждого очередного импульса вызывает уменьшение числа в счётчике.

Реверсивные счётчики производят как сложение, так и вычитание поступающих на вход импульсов в зависимости от управляющих сигналов.

Проще всего двоичные счётчики выполняются на триггерах со счётным входом или Т- триггерах, которые также могут быть выполнены на основе синхронных D - триггеров, JK - триггеров, а также на основе синхронных RS - триггеров.

Порядок проведения лабораторной работы:

1. Получение у преподавателя номера варианта.

2. Исследование суммирующего счётчика с последовательным переносом на двухступенчатых RSC-триггерах со счётным запуском.

3. Исследование суммирующего счётчика с параллельным переносом на JK-триггерах.

4. Исследование суммирующего счётчика на D-триггерах.

5. Исследование вычитающего счётчика на JK-триггерах.

6. Исследование реверсивного счётчика с параллельным переносом на JK-триггерах.

7. Исследование недвоичного счётчика на D-триггерах.

8. Исследование реверсивного счётчика на модели реальной микросхемы серии 7493.

9. Проектирование и сборка недвоичного счётчика с заданным числом избыточных состояний и циклом выполнения (см. Таблицу 1).

Общие рекомендации по проведению исследования счётчиков:

1. Запустить программу Electronics Workbench (Пуск-Программы-> Electronics Workbench).

2. Открыть уже готовую схему необходимого счётчика (File->Open или при помощи комбинации кнопок Ctrl+O, выбрать необходимый путь к каталогу, выделить нужный файл с расширением *.ewb и нажать Ok).

3. Рассмотреть предложенную схему, основные узлы и логические блоки.

4. Запустить виртуальный стенд при помощи нажатия кнопки в правом верхнем углу рабочего окна программы.*

5. Активировать работу счётчика при помощи подачи импульсов на его вход. Импульсы могут подаваться либо автоматически от генератора прямоугольных импульсов либо при мануальном управлении коммутирующими ключами. Генератор прямоугольных импульсов имеет свойство Frequency – частота; оно может задаваться вручную. Управление ключами производится при помощи кнопок клавиатуры, нужная кнопка для определённого ключа указана в квадратных скобках над изображением самого ключа. Например, для ключа управляющей кнопкой будет пробел. Сброс всех предыдущих действий производится при выключения и включения стенда.

a. В ходе выполнения лабораторной работы программу всегда можно приостановить при помощи нажатия кнопки «Pause», находящейся чуть ниже кнопки «Пуск»

6. Проанализировать работу счётчика по состоянию контрольных ламп , выведенных от выходов его каждого разряда. При недостаточном количестве ламп, можно добавить дополнительные. Для этого необходимо нажать кнопку (Indicators) на рабочей панели программы. На открывшей форме необходимо найти кнопку (Red Probe), навести маркер на её поле и нажать левую кнопку мыши. Не отпуская кнопки перенести необходимый элемент на рабочее поле. Аналогичным способом на рабочее поле помещаются все компоненты Electronics Workbench. Для соединений выходов или входов компонентов с нужным узлами или другими компонентами необходимо навести маркер на нужный вход/выход, при появлении метки на контакте компонента нажать левую кнопку мыши и, не отпуская её, переместить маркер на нужное место, с которым нужно получить соединение .

7. Результаты занести в таблицы типа

N импульса	Состояние разрядов счётчика
Q1	Q2	…	Qn
…
n

Общие рекомендации по проведению исследование модели реальной микросхема серии 7493:

1. Открыть готовую подключенную схему счётчика серии 7493.

2. Подать питание на виртуальный стенд.

3. Изучить работу счётчика.

4. Поэкспериментировать с различными подключениями микросхемы.

5. Уметь объяснять назначение активированных входов и выходов микросхемы.

Общие рекомендации по проектированию и сборке схем недвоичных счётчиков в среде Electronics Workbench:

1. Выбрать из таблицы 1 задание, соответствующее номеру выданного варианта.

2. Выделить комбинации или комбинацию, при формировании которой должна обрабатываться исключительная ситуация (обнуление счётчика).

3. Составить таблицу истинности для данной булевой функции.

4. Составить математическое описание предпосылок обнуления.

5. При помощи карт Карно минимизировать полученную булеву функцию и перейти к её реализации на уровне логической схемы.

6. Собрать счётчик, с необходимым количеством разрядов на базе D-триггеров. Для этого поместите на рабочее поле нужное количество D-триггеров, контрольных ламп, логических элементов и элементов питания. Используйте вкладки и .

7. Включить стенд, сделать необходимые измерения.

8. Занести контрольные результаты в таблицы и проверить правильность работы реализованной схемы.

Подготовка отчёта: отчёт должен содержать:

1. Цели, задачи лабораторной работы.

2. Описание средств.

3. Функциональные схемы счётчиков

4. Таблицы контрольных результатов, полученных при исследовании счётчиков

5. Краткое описание принципов работы счётчиков

6. Выводы

7. Ответы на контрольные вопросы

Контрольные вопросы:

1. Какого типа триггеры используются в счётчиках импульсов и почему?

2. Какова максимальная ёмкость N-разрядного счётчика и что это такое?

3. Каким образом устанавливается исходное нулевое состояние счётчика?

4. Когда переключается последующий старший разряд в счётчике? Суммирующем, вычитающем?

5. Принципы работы счётчиков импульсов.

6. Чем ограничивается максимальная частота работы счётчика?

7. Каковы различия между счётчиком с последовательным и параллельным переносом?

8. Особенности реверсивного счётчика.

9. В каких целях используются счётчики?

10. Отличие двоичных счётчиков от недвоичных?

Приложение А

Таблица 1

Номер варианта	Задание на проектирование недвоичного счётчика
	Недвоичный счётчик со счётом до 3, обнуление и счёт заново
	Недвоичный счётчик со счётом до 4, реверс, счет до 0, реверс и так далее
	Недвоичный счётчик со счётом до 5, реверс, счёт до 1, реверс и так далее
	Недвоичный счётчик со счётом до 6, обнуление, счёт заново
	Недвоичный счётчик со счётом до 7, обнуление, счёт заново
	Недвоичный счётчик со счётом до 8, реверс, счёт до 2, реверс и так далее
	Недвоичный счётчик со счётом до 9, реверс, счёт до 5, реверс и так далее
	Недвоичный счётчик со счётом до 10, обнуление, счёт заново