Требования к знаниям и умениям студентов

В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать назначение, логические схемы и принцип функционирования различных типов триггеров на микросхемах.

Должен уметь:

• определять по УГО тип триггера и назначение выводов;

• обеспечивать различные режимы работы микросхем триггеров.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРИГГЕРОВ

Цель работы

1. Исследовать работу асинхронных и синхронных триггеров с динамическим управлением записью в статическом режиме.

2. Сформировать практические навыки и начальные умения осуществлять контроль работы триггеров с помощью светодиодных индикаторов.

Домашнее задание

1. Повторить по [5] или [7] назначение, схемное построение и принцип работы асинхронных и синхронных триггеров.

2. Повторить по [8] назначение и основные параметры триггеров на интегральных микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9.

3. Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

4. Подготовить бланк отчета (см. содержание отчета).

Вопросы для самоконтроля

1. Поясните назначение S, R, D, T, J, K, C входов триггеров.

2. Поясните, что означает активный и пассивный уровень сигнала на входе триггера?

3. Поясните, почему асинхронный RS-триггер на логических элементах 2 И-НЕ называют триггером с инверсными входами?

4. Поясните разницу между асинхронными и синхронными триггерами.

5. Поясните причину появления неопределенного состояния в RS-триггерах и методы его устранения в других типах триггеров.

6. Поясните особенности синхронных триггеров со статическим и динамическим управлением записью.

7. Поясните, как на основе D- и JK-триггеров получить T-триггер?

8. Начертите условное графическое обозначение триггеров на интегральных микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9, поясните их назначение, принцип построения и работы.

Приборы, оборудование и документация

1. Универсальный лабораторный стенд по цифровой технике ОАВТ.

2. Сменные платы П2 и П3.1.

3. Технологические карты II-1, II-2, II-4, II-7, II-8.

4. Набор соединительных проводов.

5. Методическое руководство к занятию.

Порядок выполнения работы

1. Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.

2. Инструктаж по порядку выполнения эксперимента и технике безопасности.

3. Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ в статическом режиме. Для этого:

1. Установить сменную плату П2 в разъем и наложить технологическую карту II-1 (рисунок 1) на переднюю панель стенда.

2. Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы RS-триггера (рисунок 1), назначение органов управления и элементов индикации. Следует помнить, что сигнал на вход S подается с помощью кнопки SB3, а на вход R – с помощью кнопки SB2. Активный высокий уровень сигнала на входах индицируется с помощью светодиодов HL1, HL2. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL3.

3. Включить питание стенда. Подавать с помощью кнопок SB2 и SB3 все возможные комбинации сигналов на входы S и R и контролировать состояние триггера. Предыдущее состояние триггера Q_t устанавливать путем подачи соответствующих сигналов на входы S и R. Результаты контроля записать в таблицу 3 и сделать выводы.

Рисунок 1 – Принципиальная электрическая схема контроля работы асинхнронного RS-триггера на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ (технологическая карта II-1)

Таблица 3 – Таблица состояний с результатами контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ

Входы		Выход		Режим работы триггера
S	R	Предыдущее состояние	Следующее состояние
		Qt	Qt+1
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

4. Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 И-НЕ в статическом режиме. Для этого:

1. Наложить технологическую карту II-2 (рисунок 2) на переднюю панель стенда.

2. Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы RS-триггера (рисунок 2). При этом следует помнить, что светодиодные индикаторы HL1 и HL2 индицируют активные (низкие) уровни сигналов на входах S и R. Сигнал на вход S подается с помощью кнопки SB2, а на вход R – с помощью кнопки SB3. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL3.

3. Подавать с помощью кнопок SB2 и SB3 все возможные комбинации сигналов на входы S и R и контролировать состояние триггера. Результаты контроля записать в таблицу 4. Сделать выводы (сравнить результаты контроля RS-триггеров в таблицах 3 и 4).

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 И-НЕ (технологическая карта II-2)

Таблица 4 – Таблица состояний с результатами контроля работы асинхронного RS-триггера на ЛЭ 2 И-НЕ

Входы		Выход		Режим работы триггера
S	R	Предыдущее состояние	Следующее состояние
		Qt	Qt+1
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

5. Исследовать D-триггер с прямым динамическим входом синхронизации на базе интегральной микросхемы К155ТМ2 в статическом режиме. Для этого:

1. Наложить технологическую карту II-4 (рисунок 3) на переднюю панель стенда.

2. Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы D-триггера (рисунок 3). Уровень напряжения на входе D не индицируется, а определяется положением тумблера SA1. Состояние триггера определяется с помощью светодиода HL2.

Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема контроля работы D‑триггера на микросхеме К155ТМ2 (технологическая карта II-4)

3. Подавать с помощью тумблера SA1 информационный сигнал на вход D, а также сигнал синхронизации с помощью кнопки SB1 и определять состояние триггера. Результаты контроля записать в таблицу 5 и сделать выводы.

Таблица 5 – Таблица состояний с результатами контроля работы D‑триггера

Входы		Выход		Режим работы триггера
D	C	Предыдущее состояние	Следующее состояние
		Qt	Qt+1
X	0	0
X	0	1
0	↑	0
0	↑	1
1	↑	0
1	↑	1
Примечание – Знаком «↑» обозначен положительный перепад напряжения на входе синхронизации C, а знаком «X» – произвольный уровень сигнала (0 или 1).

6. Исследовать T-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТМ2 в статическом режиме. Для этого:

1. Наложить технологическую карту II-7 (рисунок 4) на переднюю панель стенда.

Рисунок 4 – Принципиальная электрическая схема контроля работы T‑триггера на микросхеме К155ТМ2 (технологическая карта II-7)

2. Изучить принципиальную электрическую схему контроля работы T-триггера (рисунок 4), назначение органов управления и элементов индикации. Соединить перемычкой на плате П2 инверсный выход триггера и вход D (клеммы Y1 и X2).

3. Подавать на счетный вход T-триггера импульсы с помощью кнопки SB1 и контролировать состояние триггера по светодиоду HL1. Результаты контроля записать в таблицу 6 и построить временные диаграммы работы триггера (рисунок 5). Временную диаграмму на выходе Q следует построить для трех импульсов синхронизации. Сделать выводы о соотношении частоты входных и выходных импульсов.

Таблица 6 – Таблица состояний с результатами контроля работы T‑триггера

Вход	Выход
T	Предыдущее состояние	Следующее состояние
	Qt	Qt+1
↑	0
↑	1

Рисунок 5 – Временные диаграммы работы T‑триггера

7. Исследовать JK-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТВ9 в статическом режиме. Для этого:

1. Заменить плату П2 на плату П3.1 при выключенном питании стенда, соединить перемычкой на плате П3.1 клеммы X1 и X2. Наложить на переднюю панель стенда технологическую карту II-8 (рисунок 6).

Рисунок 6 – Принципиальная электрическая схема контроля работы JK‑триггера на микросхеме К155ТВ9 (технологическая карта II-8)

1. Изучить схему контроля работы JK-триггера (рисунок 6), назначение органов управления и элементов индикации.

2. Подавать на входы JK-триггера различные комбинации сигналов в соответствии с таблицей 7 (светодиодные индикаторы HL1…HL5) и контролировать состояние триггера (светодиодные индикаторы HL6, HL7). Результаты контроля записать в таблицу 7 и сделать выводы.

8. После проверки преподавателем полученных результатов выключить питание стенда.

9. Ответить на контрольные вопросы.

10. Оформить отчет и сдать зачет.

Таблица 7 – Таблица состояний с результатами контроля работы JK‑триггера

Входы					Выход		Режим работы триггера
S	R	J	K	C	Предыд. сост.	След. сост
					Qt	Qt+1
0	0	X	X	X	0
0	0	X	X	X	1
0	1	X	X	X	0
0	1	X	X	X	1
1	0	X	X	X	0
1	0	X	X	X	1
1	1	X	X	X	0
1	1	X	X	X	1
1	1	0	0	↓	0
1	1	0	0	↓	1
1	1	0	1	↓	0
1	1	0	1	↓	1
1	1	1	0	↓	0
1	1	1	0	↓	1
1	1	1	1	↓	0
1	1	1	1	↓	1
Примечание – Знаком «↓» обозначен отрицательный перепад напряжения на входе синхронизации C.