Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине Микроэлектроника для направления для направления 210100 «Электроника и микроэлектроника», для специальности 210107 «Электронное маш (стр. 2 из 2)

Нумерация выводов микросхемы К155ИР1 приведена на рисунке справа.

Задание. Продемонстрировать преподавателю работу регистра по записи заданного числа в режимах последовательной и параллельной записи, определить, по какому (отрицательному или положительному) перепаду тактового импульса происходит запись информации. С помощью внешнего соединения установить режим "бесконечного" сдвига информации по кольцу (бегущий огонь).

2.4.4. Счетчики

Соединив последовательно несколько триггерных схем - делителей частоты на два, можно получить простейший многоразрядный двоичный делитель. Более общее название для делителей частоты - счётчики. Коэффициент деления счётчика, состоящего из n-триггеров типа Т, составляет 2n, где n - число двоичных разрядов счетчика. В настоящее время используется много вариантов счётных схем: асинхронные и синхронные (с одновременным изменением сигналов на всех выходах); двоичные и десятичные (с коэффициентами деления 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16 и т.д.); однонаправленные, только с увеличением счета, и двунаправленные, счет в которых может увеличиваться и уменьшаться (такие счетчики называют реверсивными); с постоянным или переключаемым коэффициентом деления.

Основой любой из этих схем служит линейка из нескольких триггеров. Варианты счётчиков отличаются схемами управления этими триггерами. Между триггерами добавляются логические связи, назначение которых - запретить прохождение в цикле счёта лишним импульсам. Например, четырехтриггерный счетчик может делить исходную частоту на 16, так как 24=16. Получим минимальный выходной код 0000, а максимальный - 1111. Чтобы построить счётчик-делитель на 10, трех триггеров недостаточно (10>23), поэтому десятичный счетчик содержит в своей основе четыре триггера, но имеет обратные связи, останавливающие счёт при коде 9=1001.

Микросхема К155ИЕ2

Микросхема К155ИЕ2 - четырехразрядный асинхронный счетчик. Имеет четыре триггера , разделенные на две независимые схемы. Путем коммутации входов и выходов можно получить различные кодовые комбинации счета. Счетчик имеет два счётных входа С1 и С2, два входа R (R1 и R2) для асинхронного сброса и два асинхронных входа S (S1 и S2) для предварительной записи в счётчик двоичного кода, соответствующего последней цифре счёта.

Входы асинхронного сброса R1 и R2 (двухвходовой элемент И) запрещают действие импульсов по счётным входам и входам установки S. Две "1", поданные на вход R, дают сброс данных по всем триггерам одновременно. При этом все выходы счётчика Qa - Qd устанавливаются в нулевое состояние. Две "1" на входах S1 и S2 (двухвходовой элемент И) запрещают прохождение на счётчик импульсов, а также сигналов от входов R1 и R2. При этом на выходах счётчика Qa - Qd устанавливается напряжение выходных уровней, соответствующее последней счётной цифре.

Схема подключения микросхемы К155ИЕ2 к колодке показана на рисунке слева.

Таким образом при переключении тумблера в положение "1" и "2" счётчик подключается по следующим схемам:

а) б)

Рис. 2.2. Варианты подключения МС К155ИЕ2: а) тумблер в положении "1" (счётный вход - С1); б) тумблер в положении "2" (счётный вход - С2)

Задание. Определить, на сколько импульсов и в каком коде (для выводов A, B, C, D) производится счет в 1-м и 2-м положении тумблера.

При выполнении задания учесть, что в обоих случаях последовательность импульсов преобразуется в неравновесный взвешенный (весовой) код. При составлении таблицы соответствия номеров импульсов и кодовых комбинаций на выходе рекомендуется предварительно производить сброс триггера по входам принудительной установки R или S.

2.5. Устройство лабораторного стенда

Лабораторный стенд предназначен для исследования 14-выводных микросхем средней степени интеграции путём подачи на входы заданных уровней логических "0" и "1" или серии импульсов (меандр) от генератора.

Стенд выполнен в виде корпуса, на переднюю панель которого выведены разъём для подключения микросхем, тумблеры управления и устройства индикации. На рис. 2.3 упрощенно представлен внешний вид лицевой панели с указанием основных элементов.

Лабораторный стенд состоит из следующих функциональных блоков: блока питания, генератора импульсов с переключателем выводов, блока индикации, блока механических переключателей и разъёма для подключения колодок с микросхемами.

Блок питания обеспечивает постоянное напряжение 5 В, используемое для питания микросхем и схемы установки.

Рис. 2.3. Лицевая панель лабораторного стенда

Генератор импульсов выделяет серии импульсов для подачи их на входы подключаемой в разъём микросхемы. Серии импульсов предназначены для работы микросхем с динамическими входами (триггеры, счётчики, регистры). Частота следования импульсов, имеющих форму меандра, составляет около 1 Гц. Логическому "0" соответствует уровень напряжения не более 0,4 В (0...0,4 В), логической "1" - не менее 2,4 В (2,4...5 В). Подключение генератора производится кнопкой "

". Рядом с кнопкой установлен светодиодный индикатор для контроля выходного сигнала генератора и переключатель выводов, позволяющий подать сигнал генератора на любой из выводов МС, исключая выводы питания.

Блок механических переключателей представляет собой 12 кнопочных переключателей с независимой фиксацией, позволяющих подавать на выводы МС любую комбинацию "0" и "1". Нажатая кнопка замыкает вывод МС на "землю" и тем самым подает на вывод логический "0". В связи с этим не нажимайте кнопки у логических выходов МС, иначе произойдет короткое замыкание выходных элементов МС.

Блок индикации состоит из схемы управления и 12 светодиодов, расположенных около кнопочных переключателей. Светодиоды позволяют визуально наблюдать за уровнями напряжения входных и выходных сигналов МС. Свечение светодиода соответствует уровню логической "1" на данном выводе.

При выполнении заданий рекомендуется опытным путём ознакомиться с явлением "дребезга контактов", характерным для механических переключателей, особенно для низкоскоростных, таких как П2К, применённых в данном лабораторном стенде. Выявить "дребезг контактов" легче всего при изучении работы счётчика К155ИЕ2 и сдвигового регистра К155ИР1 в режиме последовательной записи. Для этого следует сравнить результаты работы МС при подаче тактовых (синхронизирующих) импульсов от встроенного генератора с результатами работы МС при подаче тактовых импульсов вручную путем одного или нескольких нажатий кнопки тактового входа при отключенном сигнале генератора.

2.6. Требования к отчёту

В отчёте должно быть отражено следующее:

2.6.1. Дата, название работы, фамилии студентов, выполнявших работу.

2.6.2. Задание.

2.6.3. Необходимые рисунки схем, формулы и пояснения.

2.6.4. Заполненные таблицы соответствия или временные диаграммы.

2.6.5. Выводы по каждому заданию.