Исследование работы счетчиков

Счетчиком называется типовой узел ЭВМ, предназначенный для подсчета входных сигналов. Счетчики используются в ЭВМ для образования последовательности адресов команд, для количества циклов выполнения операции, для преобразования последовательности сигналов в параллельный код и т. п.

Счетчики импульсов являются конечными автоматами, внутренние состояния которых характеризуются коэффициентом пересчета (модулем счета), определяющим число устойчивых состоянии, которое может иметь счетчик.

Счетчик выполняет счет числа поданных на его вход сигналов и хранение кода числа подсчитанных сигналов. Под сигналами понимаются перепады потенциала или импульсы. В устройствах ЭВМ счетчики используются для последовательного формирования адресов команд, счета количества циклов, деление частоты, формирования управляющих сигналов в распределителях тактовых импульсов и т.д.

По порядку изменения состояний счетчики могут быть с естественным и произвольным (заданным) порядком счета. В первых код каждого последующего состояния счетчика отличается на единицу от предыдущего состояния. Во вторых значение кодов соседних состояний могут отличаться более чем на 1.

Счетчики с естественным порядком счета делятся на суммирующие, вычитающие и реверсивные. Последние могут работать как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

По способу переключения триггеров во время счета различают асинхронные и синхронные счетчики. В асинхронных переключение триггеров происходит последовательно во времени, в синхронных – одновременно (в момент прихода синхронизирующего сигнала).

Основными параметрами счетчиков являются емкость и быстродействие. Емкость характеризуют максимальное число сигналов, которое может быть сосчитано, и численно равна коэффициенту пересчета. Быстродействием счетчика определяется двумя величинами: разрешающей способностью и срабатыванием.

Обычно счетчик имеет цепь установки в нулевое состояние (сброс триггеров " 0"). однако начальное состояние счетчика не обязательно нулевое. Начальное состояние может устанавливаться передачей в счетчик кода некоторого числа, и с него уже будет начинаться операция счета единиц. Такой режим работы счетчика необходим, например, при образовании последовательности адресов команд при заданном исходном адресе.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Познакомиться с принципами построения и работой счётчиков на базе интегральных микросхем ТТЛ логики. Изучить технические данные, маркировку и условные обозначения микросхем серии К155, К531, КР1533. Приобрести навыки проверки интегральных схем. Произвести исследование счётчиков с параллельным переносом, с заданным коэффициентом пересчета и счетчика К531ИЕ17 в программе EWB

ХОД РАБОТЫ:

1.Собрать в поле окна Workbench схему по рисунку 1 для исследования счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем, соединив необходимые прямые или инверсные выходы триггеров со входами схемы И (AND).

2. Развернуть функциональный генератор, установить значения для проверки счетчика в соответствии с рис. 4.

3. Кнопкой “Пуск” запустить исследуемую схему.

4. Заполнить таблицы состояний счетчика.

5. Зафиксировать с помощью логического анализатора выходные реакции счетчика.

6. Зафиксировать осциллографом выходной сигнал схемы И (AND) совместно с синхросигналом.

7. Внести в отчет схему, развернутый функциональный генератор и результат моделирования с «Логического анализатора» и осциллографа в виде временных диаграмм.

Рис.1. Счетчик с заданным коэффициентом пересчета.

1. Собрать в поле окна Workbench схему по рисунку 2 для исследования: счетчика с параллельным переносом. При подключении схемы использовать выводы генератора слов, указанные преподавателем.

2. Развернуть генератор слов, установить значения для проверки счетчика.

3. Кнопкой “Пуск” запустить исследуемую схему.

4. Заполнить таблицы состояний счетчика.

5. Зафиксировать с помощью логического анализатора входные сигналы и выходные реакции счетчика.

6. Внести в отчет схему, развернутый генератор слов и результат моделирования с «Логического анализатора» в виде временных диаграмм.

Рис.2. Счетчик с параллельным переносом.

1. Собрать в поле окна Workbench схему по рисунку 3 для исследования: счетчика 74169.

2. Развернуть функциональный генератор, установить значения для проверки счетчика в соответствии с рис. 4.

3. Кнопкой “Пуск” запустить исследуемую схему и проверить ее работу при различных положениях переключателя «R».

4. Заполнить таблицы состояний счетчика.

5. Зафиксировать с помощью логического анализатора входные сигналы и выходные реакции счетчика.

6. Внести в отчет схему, развернутый функциональный генератор и результат моделирования с «Логического анализатора» в виде временных диаграмм.

Рис.3. Синхронный реверсивный двоичный счетчик 74169 (российский аналог К531ИЕ17).

Рис.4. Установки функционального генератора

Контрольные вопросы:

1. Назначение счетчиков. Их классификация и основные параметры.

2. Счетчики с последовательным переносом.

3. Счетчики с параллельным переносом.

4. Работа ИС К531ИЕ17. Назначение входа D/U’.