2 Разработка функциональной схемы лабораторного макета

2.1 Определение набора схем

При разработке макета используются все условно заданные схемы такие как: счетчик с последовательной связью и счётчик с параллельной связью.

2.2 Состав макета

Для исследования данных приборов нам потребуются дополни­тельные устройства. Прежде всего, так как имеем дело с цифровыми сиг­налами, задатчики логических уровней сигнала логических "О" и "1". Та­кие задатчики реализуем при помощи тумблеров непосредственно в ма­кете. Как вспомогательное оборудование для них используем внешний блок питания с напряженной на выходе +5В. Это напряжение будет соот­ветствовать уровню сигнала логической «1».

Для питания микросхем необходимо напряжение +12В. Оно будет подаваться на соответствующие выходы микросхем. Питание на макет осуществляется с помощью тумблера.

Для контроля выдаваемого логического сигнала на выходе каждого задатчика будет установлен светодиод параллельно выходу сигнала с задатчика. Светодиод будет сигнализировать о наличии сигнала логической "1" на выходе соответствующего задатчика.

Для коммутации элементов используем провода с изоляцией.

3 Выбор элементной базы

Так как не существует микросхем счётчиков с последовательной и па­раллельной связью, то используем счётчики, построенные на базе триг­геров.

3.1 Счетчик с последовательной связью

Для обеспеченна схемной реализации переключения входов и выходов триггеров при помощи внутренних мультиплексоров, с целью создания реверсивных счетчиков, используют последовательную переносную связь.

Схема такого счетчика приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1- Счетчик с последовательной связью

В этом случае каждый последующий триггер изменяет свое состояние не по срезу выходного сигнала предыдущего триггера, а по срезу импульса, сформированного на элементе «И». Принцип переключения триггеров соот­ветствует алгоритму двоичного счета. В этом случае появляется возможность с помощью логических элементов выполнять переключения в связях между триггерами, например, переключить счетчик на вычитание или изменить со­держимое отдельных триггеров.

Кроме того, на выходе последнего элемента «И» вырабатывается сиг­нал переноса CR (carry-перенос), который используется при наращивании счетчиков. Такой счетчик не дает преимуществ по времени задержки.

3.2 Счетчик с параллельной связью

Для повышения быстродействия используется счетчик с параллельной связью.

Наиболее распространенный вариант такого счетчика приведен на рисунке 3.2

Принцип параллельной связи заключается в следующем.

На входе каждого триггера (кроме первого) включают конъюнкторы. Входной сигнал +1 поступает параллельно на все конъюнкторы и только там, где они открыты, вызывает одновременные переключения соответствующих триггеров. На вход конъюнктора кроме входного сигнала, поданы выходы всех триггеров младше данного разряда. Поэтому при подаче сигнала +1 из­меняют свое состояние те триггеры, перед которыми все, более младшие триггеры находились в состоянии логической «1».

Рисунок 3.2 - Схема счетчика с параллельной связью