Контрольні запитання
Що означають літери R,S,Q на схематичному позначенні тригера?
Які керуючі сигнали слід подавати на входи логічних схем?
Що таке тригер? Яке його функціональне призначення?
Охарактеризуйте принцип роботи RS-тригера.
Література
1. Гончаренко С.У., Хаїмзон І.І. Учням про цифрову електроніку. - К.Радянська школа, 1991.
2. Паскалев Ж. Первые шаги в вычислительной технике. - М.: Радио и связь, 1987.
3. Партин А.С., Борисов В.Г. Введение в цифровую технику. - М.: Радио и связь, 1987.
Гайдучок Г.М., Ткачук Р.З. Юному радіоаматору. - К.: Радянська школа, 1980.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
Тема. Дослідження роботи тригерів з розширеною логікою
Мета роботи: ознайомитись з основними характеристиками D- та JK-тригерів, сферою їх використання, принципом дії; набути практичних умінь роботи з цифровими інтегральними схемами.
Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданої схеми), електронний вольтметр типу ВК7-9Б, паяльник, монтажні проводи, генератор прямокутних імпульсів, осцилограф.
Теоретичні відомості
Відомо, що RS-тригер переключається в протилежний стан відразу ж після зміни рівнів сигналу на його вході. Такі тригери називають асинхронними з установлювальними входами або звичайними тригерами. Однак у пристроях цифрової техніки частіше використовують синхронні тригери керовані тактовими імпульсами. Найбільш поширеними серед них є D-тригери та JK-тригери.
Рис. 11
D-тригер (в серії К155 найбільшою популярністю користуються D-тригери мікросхеми К155ТМ2) має чотири логічних входи та два виходи - прямий і інверсний (рис. 11).
Вхід D - вхід прийому цифрової інформації, С - вхід тактових імпульсів синхронізації, джерелом яких, здебільшого, є генератор прямокутних імпульсів. Входи R і S D-тригера виконують аналогічну функцію, що і відповідні входи RS-тригера: при подачі рівня логічного 0 на вхід R тригер приймає нульовий стан, на вхід S - одиничний.
По входах D і С він може функціонувати як комірка пам'яті прийнятої інформації або ж як лічильний, тобто тригер з лічильним входом.
Рис. 12
Для кращого засвоєння та осмислення логіки дії D-тригера пропонуємо провести декілька дослідів.
Виконайте монтаж мікросхеми К155ТМ2 на макетній платі, з'єднайте вивід 14 із плюсовою, а вивід 7 - з мінусовою шиною джерела живлення (рис.12а). До виводів прямого й інверсного виходів тригера (вив.5 та 6) під'єднайте світлодіодні індикатори (вони допоможуть визначити стан тригера). Аналогічний індикатор під'єднайте і до вив.3 (він буде індикувати наявність та тривалість тактових імпульсів синхронізації). На платі змонтуйте також кнопковий вимикач SВ1 та резистор R4, але до входу D цей ланцюжок поки що не під'єднуйте.
Подайте на схему живлення. Відразу ж повинен спалахнути один з вихідних індикаторів. Якщо це буде світлодіод НLЗ, то це означає, що тригер прийняв одиничний стан, а якщо НL2 - нульовий. Тепер почергово декілька разів замкніть виводи 1 і 4 (R i S) на мінусову шину джерела живлення. Ви будете мати змогу пересвідчитись, що по цих входах D-тригер працює так як і RS- тригер.
Під'єднайте до вив.2 (інформаційний вхід мікросхеми) резистор R4 та вимикач SВ1. Занотуйте початковий стан тригера, а потім декілька разів підряд натисніть кнопку. Як реагує тригер? Ніяк - продовжує горіти той же індикатор.
Короткочасним з'єднанням входу R або S з мінусовою шиною джерела живлення переключіть тригер в інший стійкий стан і знову декілька разів натисніть кнопку SВ1. І тепер, як бачите, тригер не реагує на вхідні сигнали. Чому? Тому що на вхід С не надходять синхронізуючі імпульси (вони повинні бути позитивної полярності).
Для дослідної перевірки D-тригера джерелом синхронізуючих імпульсів може бути генератор прямокутних імпульсів. Підє'днайте його вихід з виводом 3 (вхід С) тригера, та встановіть найбільшу тривалість (тобто найменшу, близько 1Гц, частоту) генерованих імпульсів і, ввімкнувши живлення, стежте за станом індикаторів. Якщо тригер знаходився в нульовому стані, а контакти кнопки SВ1 були розімкнуті, то по фронту першого ж імпульсу на вході С (вив.3) тригер повинен переключитися в одиничний стан і не реагувати на наступні тактові імпульси. Але варто замкнути контакти кнопки SB1, щоб подати на інформаційний вхід рівень логічного 0, і тригер по фронту чергового тактового імпульсу відразу переключиться в протилежний стан. Тривалість рівнів сигналів на інформаційному вході D повинна бути значно більшою за тривалість імпульсів на вході С.
Роботу тригера в такому режимі проілюстровано на графіку (рис.12б.).
Приймемо, що на початку досліду, коли контакти кнопки були незамкнутими, сигнал на вході D відповідав рівню логічної 1, тригер знаходився в нульовому стані (на виході Q - логічний 0, на виході O -- логічна 1). Перший же імпульс на вході C своїм фронтом переключить тригер в одиничний стан (момент t1). На спад цього імпульсу та й на наступні тригер не реагує зберігаючи тим самим прийнятий стан.
У результаті замикання контактів кнопки SB1, третій тактовий імпульс своїм фронтом (момент t2) переключить тригер у нульовий стан, який зберігається до приходу шостого імпульсу (до моменту коли кнопку SB1 відпустили і на вході D встановився рівень логічної 1). Дальше, при зміні рівнів вхідного сигналу, тригер переключився в нульовий стан по фронту сьомого тактового імпульсу, а по фронті восьмого -- в одиничний.
З цього дослідження можна зробити висновки, які характеризують логіку роботи D-тригера в режимі прийому інформації:
якщо на вході D - логічна 1, тригер встановлюється по фронту першого тактового імпульсу на вході С в одиничний стан, а якщо на вході D - логічний 0, то в нульовий стан;
на спади синхронізуючих імпульсів D-тригер не реагує;
кожна зміна стану тригера означає запис в його пам'ять прийнятої інформації, яка може зберігатись або ж бути передана іншим логічним пристроям цифрової техніки.
Наступний дослід - дослідження D-тригера в режимі обліку, тобто як тригера з лічильним входом. Для цього від входу D (вив.2) потрібно від'єднати резистор та вимикач і цей вхід з'єднати з інверсним виходом O (рис.13). Тепер інформаційним входом тригера буде вхід С, на який слід подати серію імпульсів.
Рис. 13
Як тепер поводиться тригер? По фронту першого ж вхідного імпульсу він приймає одиничний стан, по фронту другого імпульсу - нульовий, по фронту третього - знову одиничний і т. д. Отже, у такому режимі роботи тригер по фронту кожного вхідного імпульсу змінює свій логічний стан на протилежний. У результаті, частота імпульсів на кожному з виходів тригера виявляється вдвічі меншою від частоти вхідних імпульсів.
Висновок напрошується сам собою: у такому режимі D-тригер ділить частоту вхідного сигналу на 2, тобто виконує функцію двійкового лічильника. J K - тригер
Рис. 14
Серед мікросхем серії К155 JK-тригером є мікросхема К155ТВ1 (рис. 14). У цієї мікросхеми дев'ять входів, та два виходи - прямий й інверсний. По входах R і S цей тригер працює як RS-тригер. Входи J і K - управляючі, причому кожен з них має по три входи (виводи 3-5 та 9-11), об'єднані за схемою логічного елемента 3І ( про це свідчать знаки «&» проставлені біля цих виводів). Вхід С за своїм функціональним призначенням тотожний аналогічному входу D-тригера. У режимі прийому та зберігання інформації він служить входом тактових імпульсів; у режимі обліку - інформаційним входом.
Рис. 15
Дослідну перевірку роботи JK-тригера також доцільно проводити на макетній платі.
Послідовність виконання дій наступна:
- мікросхему підключіть до відповідних шин джерела живлення, а до входу С (вив.12) та прямого й інверсного виходу (вив.8 та 6) підключіть світлодіодні індикатори (рис.15а);
подайте живлення; зразу ж повинен спалахнути один з вихідних індикаторів (HL2 або HL3);
замкніть короткочасно, на загальну шину вивід 2, потім вивід 3, дальше знову вивід 2 і т.д.; при цьому вихідні індикатори повинні почергово засвічуватись та гаснути (таким чином можна перевірите працездатність мікросхеми взагалі і JK-тригера зокрема);
Дослідіть тригер у режимі обліку вхідних імпульсів. Для цього об'єднайте виводи усіх входів J і К і через резистор R4 з'єднайте їх із плюсовою шиною джерела живлення, щоби подати на них напругу, яка відповідає рівню логічної 1. На вхід С подайте від генератора серію імпульсів і за часом засвічування та тривалістю горіння індикаторів побудуйте графіки роботи тригера в такому режимі. Вони повинні вийти такими ж, як і на рис.15б. Неважко завважити, що ці графіки дуже нагадують графіки роботи D-тригера включеного в режимі обліку (див. попередні дослідж.), тільки зміщені вправо на тривалість одного імпульсу. Це зміщення пояснюється тим, що D-тригер змінює свій стан на протилежний по фронту, а JK-тригер по спаду вхідного імпульсу. Кінцевий же результат однаковий - тригер ділить частоту вхідних імпульсів на 2.
Завдання
Ознайомтесь з теоретичними відомостями.
Використовуючи макетну плату, складіть схему D-тригера зображену на рис.13.
Пересвідчившись в правильності монтажу та надійності з'єднань, подайте на схему живлення.
Дотримуючись послідовності (описаної в теоретичних відомостях) дослідіть роботу тригера. Запишіть результати дослідження.
Для дослідження JK-тригера (дослідна схема подана на рис.15), виконайте пункти 1 - 4. Запишіть результати дослідження.
Співставте результати. Зробіть висновки.
В чому полягає суть процесу поділу частоти тригером?
В чому полягає відмінність тригерів RS-, D- та JK-типів?
Яке призначення інформаційного входу D-тригера? Як він позначається на схемі?
Чому тривалість імпульсів на інформаційному вході D-тригера повинна бути більшою за тривалість імпульсів на вході С?
4. Гайдучок Г.М., Ткачук Р.З. Юному радіоаматору. - К.: Радянська школа, 1980.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
Тема. Дослідження роботи лічильників імпульсів
Мета роботи: ознайомитись з принципом роботи та схемотехнікою цифрових лічильників імпульсів, їх основними характеристиками та сферою використання; набути практичних умінь роботи з цифровими інтегральними схемами.
Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданої схеми), паяльник, монтажні проводи, генератор прямокутних імпульсів, осцилограф.
Лічильники імпульсів - невід'ємні вузли мікрокалькуляторів, електронних годинників, таймерів, частотомірів та інших пристроїв цифрової техніки. Вони призначені для підрахунку кількості імпульсів; перетворення послідовності імпульсів в паралельний двійковий код; ділення частоти вхідного імпульсного сигналу. Основу їх складають тригери з лічильним входом. За функціональним призначенням та логікою дії лічильники імпульсів поділяють на чотири основні групи: прямої лічби (підсумовуючі), зворотної лічби (віднімаючі), реверсивні (підсумовуючі та віднімаючі), подільники частоти.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
