Среднее Заочное отделение / 4 семестр / Цифровые и микропроцессорные устройства / Лаб. работы № 1...5 для учащихся ФЗиДО, 4 семестр (ЦиМПУ)
.pdfЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТРИГГЕРОВ
Цель работы
3 Исследовать работу асинхронных и синхронных триггеров с динамическим управлением записью в статическом режиме.
4 Сформировать практические навыки и начальные умения осуществлять контроль работы триггеров с помощью светодиодных индикаторов.
Домашнее задание
4 Повторить по [5] или [7] назначение, схемное построение и принцип работы асинхронных и синхронных триггеров.
5 Повторить по [8] назначение и основные параметры триггеров на интегральных микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9.
6 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля. 7 Подготовить бланк отчета (см. содержание отчета).
Вопросы для самоконтроля
9 Поясните назначение S, R, D, T, J, K, C входов триггеров.
10Поясните, что означает активный и пассивный уровень сигнала на входе триггера?
11Поясните, почему асинхронный RS-триггер на логических элементах 2 И-НЕ называют триггером с инверсными входами?
12Поясните разницу между асинхронными и синхронными триггерами.
13Поясните причину появления неопределенного состояния в RS-триггерах и методы его устранения в других типах триггеров.
14Поясните особенности синхронных триггеров со статическим и динамическим управлением записью.
15Поясните, как на основе D- и JK-триггеров получить T-триггер?
16Начертите 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.
3Технологические карты II-1, II-2, II-4, II-7, II-8.
4Набор соединительных проводов.
5Методическое руководство к занятию.
Порядок выполнения работы
10 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.
11Инструктаж по порядку выполнения эксперимента и технике безопасности.
12Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ в статическом режиме. Для этого:
3.1Установить сменную плату П2 в разъем и наложить технологическую карту II-1 (рисунок 1) на переднюю панель стенда.
3.2Изучить 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.
3.3Включить 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 Qt устанавливать путем подачи соответствующих сигналов на входы S и R. Результаты контроля записать в таблицу 3 и сделать выводы.
R |
S |
Q |
HL1 |
HL2 |
HL3 |
R1 |
R2 |
R3 |
Q
HL4
R4
R |
1 |
|
1 S
Q
+ 5 В
Q
SB3 (S)
SB2 (R)
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 |
||
S |
R |
Предыдущее состояние |
Следующее состояние |
работы |
|
|
Qt |
Qt+1 |
триггера |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
13Исследовать асинхронный RS-триггер на ЛЭ 2 И-НЕ в статическом режиме. Для этого:
4.1Наложить технологическую карту II-2 (рисунок 2) на переднюю панель стенда.
4.2Изучить 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.
4.3Подавать с помощью кнопок SB2 и SB3 все возможные комбинации сигналов на входы S
иR и контролировать состояние триггера. Результаты контроля записать в таблицу 4. Сделать выводы (сравнить результаты контроля RS-триггеров в таблицах 3 и 4).
S
HL1
R1
1
R
HL 2
R2
S |
& |
Q
Q HL 3
R3
Q HL 4
R 4
1
& R
Q
SB3 (R)
SB2 (S)
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 |
|||
S |
R |
Предыдущее состояние |
Следующее состояние |
работы |
|
Qt |
Qt+1 |
триггера |
|||
|
|
||||
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:
5.1Наложить технологическую карту II-4 (рисунок 3) на переднюю панель стенда.
5.2Изучить 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.
SA 1
F 
SB1
D
C
Q
HL1
R1
Q
T
Q
Q HL 2
R2
Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема контроля работы D-триггера на микросхеме
К155ТМ2 (технологическая карта II-4)
5.3 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 |
|||
D |
C |
Предыдущее состояние |
Следующее состояние |
работы |
|
Qt |
Qt+1 |
триггера |
|||
|
|
||||
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).
14 Исследовать T-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТМ2 в статическом режиме. Для этого:
6.1 Наложить технологическую карту II-7 (рисунок 4) на переднюю панель стенда.
SB1
F |
C |
D
T |
Q |
|
Y1
HL1
R1
X2
Рисунок 4 – Принципиальная электрическая схема контроля работы T-триггера на микросхеме
К155ТМ2 (технологическая карта II-7)
6.2Изучить 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).
6.3Подавать на счетный вход T-триггера импульсы с помощью кнопки SB1 и контролировать состояние триггера по светодиоду HL1. Результаты контроля записать в таблицу 6
ипостроить 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 |
|
|
|
T |
|
|
t
Q
Tвх Tвых
t
Рисунок 5 – Временные диаграммы работы T-триггера
15 Исследовать JK-триггер на базе интегральной микросхемы К155ТВ9 в статическом режиме. Для этого:
7.1 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).
5 В
C HL1
S HL2
R HL3
J HL4
K HL5
Q HL6
Q HL7
R1 |
R2 |
R3 |
R4 |
R5 |
R6 |
R7 |
R8 |
SA3 (J)
SA4 (K)
X1
F |
X2 |
SB1 (C)
S |
TT |
|
|
J |
|
C |
|
K |
|
R |
|
|
SB3 (R) |
SB2 (S) |
|
5 В
R9
Рисунок 6 – Принципиальная электрическая схема контроля работы JK-триггера на микросхеме
К155ТВ9 (технологическая карта II-8)
7.2Изучить схему контроля работы JK-триггера (рисунок 6), назначение органов управления и элементов индикации.
7.3Подавать 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.
16 После проверки преподавателем полученных результатов выключить питание стенда. 17 Ответить на контрольные вопросы.
18 Оформить отчет и сдать зачет.
Таблица 7 – Таблица состояний с результатами контроля работы JK-триггера
|
|
Входы |
|
|
|
Выход |
Режим работы |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Предыд. сост. |
След. сост |
||
S |
R |
|
J |
|
K |
C |
триггера |
|||
|
|
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.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
7 Наименование и цель работы.
8 Перечень приборов, оборудования и документации.
9 Схемы контроля работы триггеров и соответствующие таблицы состояний (таблицы располагать в отчете рядом со схемой).
10Временные диаграммы работы T-триггера (рисунок 5).
11Выводы по результатам контроля.
12Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
4 Укажите, по какому перепаду импульсов синхронизации происходит запись информации в микросхемах К155ТМ2 и К155ТВ9?
5 Поясните, как на основе микросхем К155ТМ2 и К155ТВ9 получить T-триггер? Укажите разницу между ними.
6 Поясните принцип работы элементов индикации на светодиодных индикаторах, используемых в схемах контроля триггеров.
7 Укажите разницу между асинхронными RS-триггерами на ЛЭ 2 ИЛИ-НЕ и 2 И-НЕ. 8 Укажите, при каком условии JK-триггер переходит в режим хранения информации?
9 Укажите, при каких входных сигналах JK-триггер работает в режиме синхронной установки?
Требования к знаниям и умениям студентов
В результате выполнения лабораторного занятия студенты должны знать принципы построения и функционирования триггерных устройств.
Должны уметь читать и составлять принципиальные схемы цифровых устройств с применением триггеров, осуществлять их контроль и диагностику.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СЧЕТЧИКОВ
Цель работы
3 Исследовать работу двоичного счетчика на интегральной микросхеме К155ИЕ7 в режимах параллельной записи, суммирования и вычитания.
4 Исследовать работу недвоичного счетчика на интегральной микросхеме К155ИЕ7.
5 Сформировать практические навыки и начальные умения контролировать работу счетчика по элементам индикации.
Домашнее задание
6 Повторить по [5] или [7] назначение, параметры, типы, принцип построения и работы двоичных и недвоичных счетчиков.
7 Повторить по [8] назначение, основные параметры, принцип построения и работы интегральной микросхемы К155ИЕ7.
8 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля. 9 Подготовить бланк отчета (см. содержание отчета).
Вопросы для самоконтроля
1 Поясните назначение счетчиков и укажите их параметры. 2 Поясните назначение всех выводов микросхемы К155ИЕ7.
3 Поясните, как в микросхеме К155ИЕ7 обеспечивается режим параллельной записи слова? 4 Поясните, как в микросхеме К155ИЕ7 обеспечиваются режимы сложения и вычитания?
5 Поясните назначение и принцип построения недвоичных счетчиков.
Приборы, оборудование и документация
4Универсальный стенд ОАВТ.
5Сменная плата П5.
6Сменные технологические карты V-1, V-3.
7Набор соединительных проводов.
8Методические указания к занятию.
Порядок выполнения работы
4 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса и инструктаж по технике безопасности.
5 Исследовать счетчик на микросхеме К155ИЕ7 в режиме параллельной записи кодового слова. Для этого с разрешения преподавателя включить питание стенда ОАВТ, установить сменную технологическую карту V-3 (рисунок 9). Подать на входы счетчика информационные сигналы для параллельной записи слова согласно заданному в таблице 14 варианту (номер варианта соответствует номеру рабочего места) с помощью тумблеров SA1…SA4 и подать сигнал
разрешения загрузки LD 0 кнопкой SB2.
Таблица 14 – Исходные данные для режима параллельной записи
Номер |
|
Входное слово |
|
Номер |
|
Входное слово |
|
||||||
варианта |
8 |
|
4 |
2 |
|
1 |
варианта |
8 |
|
4 |
2 |
|
1 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
|
1 |
6 |
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
2 |
0 |
|
0 |
1 |
|
0 |
7 |
1 |
|
0 |
1 |
|
0 |
3 |
0 |
|
0 |
1 |
|
1 |
8 |
1 |
|
0 |
1 |
|
1 |
4 |
0 |
|
1 |
0 |
|
0 |
9 |
1 |
|
1 |
0 |
|
0 |
5 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
10 |
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
Результаты контроля записать в таблицу 15. Сделать выводы.
Таблица 15 – Результаты контроля работы счетчика в режиме параллельной записи
Номер |
Входное слово |
|
Входные сигналы |
Выходное слово |
|||||||
варианта |
23 |
22 21 20 |
8 |
4 |
2 1 LD R +1 –1 |
8 |
4 |
2 |
1 |
||
HG1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
D2.3 |
счетчика с |
|
|
8 |
... ... ... ... ... ... |
|
|
SB3 |
реверсивного |
|
||||
|
R3R2R1R4 R5 |
|
|
22 2 b 44 4 c |
88 8 d e SA4 1- |
|
|
1 |
|
электрическаяПринципиальнаясхема контроля работы двоичного |
предустановкой(технологическая карта V-3) |
SA1 |
SA2 |
SA3 |
C0LD |
SA5 |
SB1 SB2 |
F |
|||||
|
|
|
a |
|
f g h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DC |
|
D5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
HL5 |
|
|
|
|
|
1 |
D2.1 |
|
|
|
|
HL4 |
|
|
1 |
|
|
|
B0 |
|
|
|
|
HL3 |
|
|
СТR |
|
|
|
D1 |
|
|
|
|
HL2 |
|
|
1 |
|
+1 |
|
R |
|
|
|
|
HL1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 9 – |
|
6 Исследовать работу суммирующего двоичного счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в статическом режиме. Для этого сбросить счетчик в исходное нулевое состояние, установить исходное состояние, заданное в таблице 14, и с помощью тумблера SA5 установить режим суммирования. Подавать на вход счетчика кнопкой SB1 отрицательные импульсы и контролировать выходной код и сигнал переноса C0 с помощью светодиодов HL1…HL5. Результат контроля записать в таблицу 16. Сделать краткие выводы.
Таблица 16 – Результаты контроля двоичного и недвоичного счетчика
Номер |
|
|
|
|
|
Выходное кодовое слово |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Двоичный счетчик |
|
|
|
Недвоичный |
|||||||||
входного |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Сложение |
|
|
Вычитание |
|
|
счетчик |
|
||||||||
импульса |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
C0 |
8 |
4 |
|
2 |
1 |
B0 |
8 |
|
4 |
2 |
1 |
8 |
4 |
2 |
1 |
|
0 |
|
X |
X |
X |
X |
|
X |
X |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание – «X» – исходное состояние счетчика, заданное в таблице 14.
7 Исследовать работу вычитающего двоичного счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в статическом режиме. Для этого сбросить счетчик в исходное нулевое состояние, установить исходное состояние, заданное в таблице 14, и с помощью тумблера SA5 установить режим вычитания. Выполнить указания п. 3 (B0 – сигнал на выходе заема).
8 Исследовать работу суммирующего недвоичного счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в статическом режиме. Для этого установить сменную технологическую карту V-1 (рисунок 10) и с помощью тумблера SA5 установить режим суммирования. С помощью перемычек ввести обратные связи, обеспечивающие коэффициент пересчета (модуль счета), равный 10. Для этого следует соединить клеммы Y4 и X1, Y2 и X2 на плате П5. Подавать на вход счетчика импульсы и с помощью светодиодов HL1…HL4 определить модуль счета. Аналогично получить модуль счета, равный 9 и 12. Для заданного преподавателем модуля счета результат контроля записать в таблицу 16. Сделать выводы.
9Ответить на контрольные вопросы.
10Оформить отчет и сдать зачет.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
1 Наименование и цель лабораторной работы.
2 Перечень оборудования.
3Принципиальные электрические схемы исследования счетчика (рисунки 9, 10).
4Заполненные таблицы 15 и 16.
5Краткие выводы по всем пунктам работы.
6Ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1 Поясните работу счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режиме параллельной записи кодового слова 0111.