Счетчики
Цель работы: изучить принципы организации функционирования двоичных счетчиков и принципы использования интегральных микросхем многоразрядных счётчиков.
Рис. 6.1. Суммирующие (а,в) и вычитающие (б) счетчики с последовательным переносом
Рис. 6.2. Реверсивный счетчик К155ИЕ7
Выполняемые микросхемой К155ИЕ7 микрооперации сведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Управляющий сигнал |
Выполняемая микрооперация |
y1 |
CT:=CT+1 |
y2 |
CT:=CT-1 |
y3 |
CT:=0 |
y4 |
CT:=D |
Рис. 6.3. Пересчётные схемы на основе микросхем счетчиков: а- с использованием входа сброса в нуль счетчика; б,в- с использованием входов параллельного приема информации в счетчик
Порядок выполнения работы
Если работа выполняется на компьютере, то в качестве К155ИЕ7 можно использовать модель любого счётчика с аналогичными функциями или исключить из задания те функции, которые не реализуются непосредственно на выбранном счётчике.
1. Собрать трехразрядные счетчики с последовательным переносом на JK- триггерах и D- триггерах с динамическим управлением (см. рис. 6.1). Построить временные диаграммы и проверить функционирование. Сигнал Xсч берётся с кнопок Кн1, Кн2.
2. Собрать четырехразрядный счетчик на микросхеме К155ИЕ5, построить временные диаграммы и проверить функционирование.
-
Исследовать функционирование счетчика К155ИЕ7, формируя сигналы на счетных входах с кнопок Кн1, Кн2, а остальные сигналы- с помощью тумблеров. Построить временные диаграммы работы счетчика с учетом номера бригады и информации, представленной в табл. 6.1 и 6.2.
Реализуемые микрооперации представлены в табл. 6.2 с учётом их порядка выполнения во времени.
4. Разработать три варианта пересчетных схем, исрпользуя в качестве N число, заданное в табл. 6.2 кодом данных D[3/0]. Построить временные диаграммы их функционирования. Собрать одну из схем на стенде и проверить её функционирование.
Таблица 6.2
Вариант |
D [3/0] |
Микрооперация |
1 |
0011 |
Y4, Y2, Y2, Y2, Y2, Y1, Y1, Y1, Y3, Y4 |
2 |
1100 |
Y4, Y2, Y1, Y1,Yy1, Y2, Y1, Y1, Y3, Y4 |
3 |
0101 |
Y4, Y1, Y1, Y1,Y1, Y2,Y2, y2,Y1, Y3,Y4 |
4 |
0110 |
Y4, Y1, Y1, Y1,Y2, Y2,Y2, y1,Y3, Y4,Y1 |
5 |
0111 |
Y4, Y1, Y1, Y2,Y1, Y1,Y1, y2,Y3, Y4,Y1 |
6 |
1010 |
Y4, Y2, Y1, Y1, Y1, Y1, Y2, Y3, Y4, Y2 |
7 |
1001 |
Y4, Y2, Y2, Y2, Y4, Y3, Y2, Y1, Y1 |
8 |
1010 |
Y4, Y2, Y2, Y2, Y3, Y2, Y1, Y1, Y4 |
-
Подавая на суммирующий вход микросхем К155ИЕ5 и К155ИЕ7 импульсы с генератора, измерить осциллографом задержку в прохождении информации. Наблюдать функционирование пересчётных схем с помощью осциллографа при частоте входного сигнала F.
-
разработать распределитель импульсов, используя на выходах трёхразрядного счётчика дешифратор на 8 выходов. Собрать, испытать схему и построить временные диаграммы работы.
Контрольные вопросы
-
Какие микрооперации реализуют микросхемы счётчиков К155ИЕ5 и К155ИЕ7?
-
Чем отличается суммирующий счётчик от вычитающего?
-
Каково назначение пересчётных схем?
Лабораторная работа №7
СУММАТОРЫ
Цель работы: изучить принципы функционирования комбинационных сумматоров и принципы реализации на их основе накапливающего сумматора.
Рис. 7.1. Условное графическое обозначение комбинационного четырехразрядного сумматора К155ИМ3
Рис. 7.2. Принципиальная (а) и функциональная (б) схемы стенда
Порядок выполнения работы
Если работа выполняется на компьютере, то в качестве сумматора можно использовать модель микросхемы арифметико-логического устройства в необходимом режиме работы.
1. Исследовать поведение комбинационного сумматора К155ИМ3, по входам B которого информация поступает с тумблеров, а по входам A- с регистра.
1.1. Выполнить суммирование положительных чисел, заданных табл. 7.1.Разработать и собрать две схемы суммирования, отличающиеся способами записи информации в регистр: параллельное занесение и с использованием сдвига. В каждой схеме свободные входы необходимо соответствующим образом задействовать, подав на них константы: OV1.
Построить временные диаграммы для сигналов синхронизации и информационных сигналов на всех входах и выходах сумматора и регистра. Исходное состояние регистра задать произвольно.
Таблица 7.1
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Операция |
3+5 |
2+7 |
3+6 |
2+10 |
5+6 |
3+9 |
4+7 |
5+7 |
1.2. Выполнить суммирование чисел, заданных в табл. 7.2, используя параллельный прием информации в регистр. При этом для отрицательного числа сформировать его обратный код, для получения дополнительного кода, а при суммировании на вход переноса сумматора подать единицу, т.е. необходимо реализовать микрооперацию:SM:=A+B+1 . Старший разряд сумматора - знаковый.
Таблица 7.2
Вариант |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Операция |
2+(-7) |
3+(-6) |
-5+6 |
-3+5 |
2+(-5) |
-3+6 |
7+(-3) |
-5+7 |
1.3. Выполнить суммирование разумным образом подобранных чисел, которое вызывает переполнение (положительное и отрицательное). Проанализировать результат и сформулировать возможные способы выявления переполнения.
1.4. Синтезировать комбинационную схему выявления переполнения, которая учитывает знаки исходных чисел и знак результата. Проверить её функционирование с помощью стенда.
1.5. Оценить быстродействие сумматора, измерив задержку в прохождении сигнала переполнения и задержку формирования суммы. Предложить схему эксперимента.
2. Синтезировать и смакетировать накапливающий сумматор, реализующий заданные микрооперации:
Упр. сигнал Микрооперация
Y1 Y2 Y3 |
1 0 0 RG:=RG+B |
0 1 0 RG:=RS(RG,1); RG[3]:=0 |
0 0 1 RG:=RG+B+1 |
Выполнить суммирование чисел, заданных табл. 7.3. Обратные коды чисел формируются с тумблеров. Определить требуемую последовательность выполнения микроопераций и построить временные диаграммы управляющих, синхронизирующих и информационных сигнлов. Информационные сигналы B[3/0], SM[3/0], RG[3/0] (рис. 7.3) можно изобразить групповым методом.
Таблица 7.3
Вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Опер. |
3+5-6 |
2-7+5 |
3-6+4 |
4-7+5 |
3+6-5 |
5+2-7 |
2-6+3 |
3+2-4 |
Контрольные вопросы.
1. Чем отличаются комбинационный и накапливающий сумматоры?
2. С какой целью может быть использован вход переноса младшего разряда многоразрядного сумматора?
3. Как построить на основе сумматора и регистра суммирующий или вычитающий счетчик?