Электроника 2.2 / ЛР_5

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Обеспечивающее подразделение: Отделение электронной инженерии

Направление подготовки: 12.03.02 Оптотехника

ООП: Оптико-электронные приборы и системы

ОТЧЕТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №5

Исследование электронных счётчиков

дисциплина "Электроника 2.2"

Выполнил:

студент группы _________________

Проверил:

канд. тех. наук, доцент ОЭИ ИШНКБ _________________ П.В. Сорокин

Томск - 2023

1. ЦЕЛЬ: Добиться уяснения студентами роли счётчиков в цифровых устройствах и закрепить в процессе проводимых исследований навыки приборного контроля счётчиков и обращения с технической документацией.

2. ПРОГРАММА РАБОТЫ

   1. Проверить работу счётчика в различных режимах: параллельной загрузки, сброса, суммирования и вычитания в динамическом режиме. Для каждого режима обеспечить необходимые логические уровни на входах счётчика и снять осциллограммы напряжений на входах и выходах счётчика. Счётные импульсы на входы "+1" "-1" счётчика подавать с генератора прямоугольных импульсов.

Таблица 1. Режимы работы счётчика

Рассмотрим работу счётчика в режиме сброса:

Рисунок 1. Схема счётчика в режиме сброса (для состояния 1)

Рисунок 2. Осциллограмма счётчика в режиме сброса (для состояния 1)

TC_D

TC_U

Q₃

Q₂

Q₁

Q₀

Рисунок 3. Схема счётчика в режиме сброса (для состояния 2)

Q₁

Q₀

Q₂

Q₃

TC_D

TC_U

Рисунок 4. Осциллограмма счётчика в режиме сброса (для состояния 2)

Рассмотрим счётчик в режиме параллельной разгрузки.

Рисунок 5. Схема счётчика в режиме параллельной разгрузки (для состояния 1)

Q₁

Q₀

Q₂

Q₃

TC_D

TC_U

Рисунок 6. Осциллограмма счётчика в режиме параллельной разгрузки (для состояния 1)

Рисунок 7. Схема счётчика в режиме параллельной разгрузки (для состояния 2)

Q₁

Q₀

Q₂

Q₃

TC_D

TC_U

Рисунок 8. Осциллограмма счётчика в режиме сброса (для состояния 2)

Р исунок 9. Схема счётчика в режиме параллельной разгрузки (для состояния 3)

Q₀

Q₁

Q₂

Q₃

TC_U

TC_D

Рисунок 10. Осциллограмма счётчика в режиме сброса (для состояния 3)

Рисунок 11. Схема счётчика в режиме параллельной разгрузки (для состояния 4)

Q₂

Q₀

TC_U

TC_D

Q₃

Q₁

Р исунок 12. Осциллограмма счётчика в режиме сброса (для состояния 4)

Таким образом, экспериментальные данные осциллограммы совпадают с таблицей истинности для режимов работы счётчика, что говорит о правильности построения схемы.

Режимы суммирования и вычитания будут рассмотрены в следующих пунктах.

2. Собрать счётчик с К_сч, заданным преподавателем, построенного по методу опознавания и сброса, снять осциллограммы напряжений на входе и выходах счётчика.

Пусть счётчик в режиме суммирования.

Пусть К_сч = 5, в двоичном коде: 0101

Рисунок 13. Схема счётчика в режиме суммирования, построенного методом опознавания и сброса (Kсч=5)

R

С

Q₀

Q₁

Q₂

Q₃

Рисунок 14. Осциллограмма счётчика в режиме суммирования, построенного методом опознавания и сброса (Kсч=5)

Счётчик считает начиная с 0000 на увеличение. Как только на выходах Q₀ и Q₂ появятся единицы (что будет соответствовать числу 0101) на выходе элемента И появится лог. 1, которая поступая на вход R, сбрасывает счётчик. Далее счёт начинается заново.

Построим счётчик К_сч = 5 в режиме вычитания методом предварительной установки.

Рисунок 15. Схема счётчика в режиме вычитания, построенного методом предварительной установки (Kсч=5)

PE

Q₃

Q₂

Q₁

Q₀

Рисунок 16. Осциллограмма счётчика в режиме вычитания, построенного методом предварительной установки (Kсч=5)

Для заданного коэффициента счёта на информационные входы необходимо подать число 5₁₀ = 0101₂. С каждым поступающим на вход импульсом содержимое счётчика уменьшается на 1.

Когда счётчик обнулится (на выходах 0000), на выходе заёма появится лог. 0, который снова загрузит число 5₁₀ = 0101_2, и счёт начнётся заново.

3. Увеличить разрядность счётчика до 8 способом последовательного или параллельного наращивания, и снять осциллограммы напряжений на выходах переноса и заема для режима суммирования и вычитания. По заданию преподавателя реализовать счётчик с К_сч больше 16. Снять осциллограммы напряжений на входе и выходах счётчика.

Зададимся К_сч = 30, в двоичном коде: 11110

Рисунок 17. Схема восьмиразрядного счётчика на базе ИМС КР533ИЕ7 в режиме вычитания (K_сч=30)

Р исунок 18. Осциллограмма восьмиразрядного счётчика на базе ИМС КР533ИЕ7 в режиме вычитания (K_сч=30)

Для заданного коэффициента счета в режиме суммирования необходимо подать число 255₁₀ - 30₁₀ = 225₁₀ = 11100001₂

Рисунок 19. Схема восьмиразрядного счётчика на базе ИМС КР533ИЕ7 в режиме суммирования (K_сч=30)

Рисунок 20. Осциллограмма восьмиразрядного счётчика на базе ИМС КР533ИЕ7 в режиме суммирования (K_сч=30)

3. ВЫВОД

В ходе лабораторной работы изучили принципы функционирования

счётчика, а также возможные режимы работы на примере ИМС КР533ИЕ7. Закрепили в процессе проводимых исследований навыки приборного контроля счётчиков.

В ходе выполнения лабораторной работы проверили работу счётчика КР1533ИЕ7 в различных режимах: параллельной загрузки, сброса, суммирования и вычитания в динамическом режиме.

Собрали счётчик с К_сч = 5, работающий на увеличение и построенный по методу опознавания и сброса, и такой же счётчик, работающий на уменьшение и построенный по методу предварительной установки. Также были построены диаграммы сигналов на его выходах, которые наглядно подтверждают правильность работы счётчика. Собрали счётчик с

К_сч = 30, работающий на уменьшение методом предварительной установки,при помощи увеличения разрядности счётчика до 8

методом последовательного наращивания. Приведённые диаграммы также показывают правильность смоделированной схемы.