Исследование счетчиков электрических импульсов

Работа выполняется на платах П2, П3 и П5 с использованием технологических карт II-4 (рис. 13), III-1 (рис. 16), V-1, V2, V3 (рис. 22 – 24). Объем заданий к работе является следующим.

Домашняя подготовка

1. Повторить принцип действия счетного триггера, нарисовать временные диаграммы на входах и выходах счетного триггера.

2. Нарисовать функциональную схему и изучить принцип действия четырехразрядного кольцевого счетчика на сдвигающем регистре.

3. Изучить функциональные схемы и принцип действия суммирующего, вычитающего и реверсивного счетчиков с представлением информации в двоичном и позиционном кодах.

4. Зарисовать в тетради условно-графические изображения счетчиков на ИМС К155ИЕ5 и К155ИЕ7. Объяснить функциональное назначение всех входов и выходов.

5. Начертить в тетради схему стенда для исследования суммирующего и вычитающего счетчиков с использованием универсальных триггеров К155ТМ2.

6. Нарисовать временные диаграммы напряжений на входах и выходах указанных счетчиков.

7. Начертить схему стенда для исследования суммирующего счетчика с использованием дополнительных логических элементов, обеспечивающего получение коэффициента пересчета, заданного преподавателем (карта V-1). Нарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчиков и логических элементов, которые Вы ожидаете получить при коэффициенте счета, заданным преподавателем.

8. Начертить схемы стенда для исследования реверсивного счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режимах прямого и обратного счета (не используя режим предустановки).

9. Начертить схему стенда для исследования реверсивного счетчика в режимах прямого и обратного счета с предварительной записью информации.

10. Продумать и записать в тетрадь алгоритм подачи сигналов при использовании счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режимах прямого и обратного счета с предварительной записью информации.

11. Начертить временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика, которые Вы ожидаете получить в этих режимах при подаче импульсов на входы «+1» и «-1», число которых задано преподавателем.

12. Продумать возможность наращивания коэффициента счета реверсивных счетчиков. Нарисовать функциональную схему реверсивного счетчика с коэффициентом счета 256.

13. Продумать возможность использования реверсивного счетчика с предустановкой в качестве:

· делителя частоты с перестраиваемым коэффициентом деления;

· числоимпульсного генератора импульсов, который после запуска выдает число импульсов от 1 до 15 (по заданию преподавателя).

14. Продумать форму отчетных таблиц для выполнения практической части лабораторной работы.

Выполнение работы

1. Собрать на плате П2 (карта II-4) счетный триггер, для чего соединить внешней перемычкой контакты 2 и 6 ИМС D3. Исследовать работу T-триггера, измеряя уровни сигналов на входах и выходах с помощью осциллографа.

2. Включив плату П3 (карта III-1), собрать функциональную схему кольцевого счетчика и исследовать его работу.

3. Исследовать функциональную схему четырехразрядного двоичного суммирующего счетчика (плата П5, карта V-1). Первоначально подачей входных импульсов установить на выходе счетчика нулевой код. Затем, подавая одиночные импульсы и используя светодиодную индикацию, заполнить таблицу состояний счетчика в режиме прямого счета.

4. Изменить схему стенда (карта V-2) с целью реализации режима обратного счета. Заполнить таблицу состояний для указанного режима счетчика.

5. Собрать схему стенда для счетчика с коэффициентом пересчета, заданным преподавателем (карта V-1). Заполнить таблицу состояний счетчика и нарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика.

6. Исследовать счетчик на микросхеме К155ИЕ7 (карта V-3) в режиме прямого счета. Заполнить таблицу состояний.

7. Повторить испытания счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режиме обратного счета.

8. Провести исследование счетчика К155ИЕ7 в режиме с предварительной установкой счетчика в состояние, заданное преподавателем.

9. Исследовать работу счетчика на микросхеме К155ИЕ7 в режиме предварительной записи информации, а также в режимах прямого и обратного счета с переполнением или с обнулением счетчика (по заданию преподавателя). Зарисовать временные диаграммы сигналов на входах и выходах счетчика в этих режимах.

Зачет

1. Объяснить экспериментальные данные.

2. Объяснить причины ограничения разрядности в счетчиках с последовательным переносом сигнала.

3. Привести примеры использования счетчиков в устройствах детского технического творчества, приборах для физических исследований, в ЭВМ.

4. Пояснить необходимость наличия выходов переноса у реверсивного счетчика.

Рис. 21. Схема к карте V-1.

Рис. 22. Схема к карте V-2.

Рис. 23. Схема к карте V-3.

Лабораторная работа 7

Исследование стандартного

Арифметическо-логического

Устройства

Работа выполняется на плате П6 с использованием технологической карты VI-1 (рис. 25). Стандартное АЛУ на микросхеме К155ИП3 может выполнять 64 логических или арифметическо-логических операций в зависимости от кодов и уровней сигналов, подаваемых на управляющие входы S, M и вход P₀.

Для знакомства с принципом действия АЛУ можно ограничиться значительно меньшим набором операций, уже известных студентам, проделавшим предыдущие лабораторные работы. Список этих операций и соответствующие им коды S приведены в таблице 1.

Таблица 1. Таблица входных кодов и выполняемых операций.

№

П/п

Код операции

Операция

(сигнал на

Выходе)

Тип

Операции

P₀

M

S

двоичный 16-ричный 1 1 1 0011 3 0000

Присвоение или логические операции над одним операндом

2 1 1 1100 C 1111 3 1 1 1111 F A 4 1 1 0000 0 5 1 1 1010 A B 6 1 1 0101 5 7 1 1 1110 E

Логические операции над двумя операндами

8 1 1 0001 1 9 1 1 1011 B 10 1 1 0100 4 11 1 1 0110 6 12 1 1 1001 9 13 1 0 1001 9

Арифметические операции

14 0 0 0110 6 15 1 0 1100 C 16 1 0 1111 F

Объем заданий к работе является следующим.

Домашняя подготовка

1. Зарисовать в тетрадь функциональную схему установки для исследования АЛУ.

2. Описать функциональные назначения входов и выходов АЛУ.

3. Рассмотреть полную таблицу операций с помощью АЛУ (по заданию преподавателя), например, , , , , .

Таблица 2. Режимы работы дешифратора кода команд.

№ П/п	Наименование Команды	Код команды			Такт SB3	Управляемое Устройство И его вход	Светящийся Светодиод
		SA3	SA2	SA1
1	Запись информации с общей шины в регистр операнда K АЛУ	0	0	0	0	Регистр D2, вход C	HL1
2	Запись информации с общей шины в регистр операнда B АЛУ	0	0	1	0	Регистр D3, вход C	HL2
3	Запись информации с общей шины в регистр кода операций	0	1	0	0	Регистр D4, вход C	HL3
4	Установка в ноль (сброс) счетчика блока ввода информации	1	0	0	0	Регистр D6, вход R	HL4
5	Запись информации с выхода АЛУ в регистр-аккумулятор (счетчик блока ввода информации)	1	0	1	0	Регистр D6, вход V	HL5

Выполнение работы

1. Провести исследования логических операций, выполняемых арифметическим блоком.

2. Результаты исследований представить в виде таблиц истинности.

3. Провести исследования арифметических операций, выполняемых АЛУ. Каждую арифметическую операцию выполнить над 3 – 4 парами чисел. При этом необходимо учитывать сигнал переноса. Операцию вычитания выполнить двумя способами, в том числе заменяя эту операцию сложением, преобразуя код вычитаемого в дополнительный.

4. Результаты исследования представить в виде таблицы.

5. Составить программу вычислений, включающую 3 – 4 команды (по заданию преподавателя). Провести расчет по разработанной программе. В таблице 2 представлены режимы работы дешифратора кода команд, используемого при выполнении лабораторной работы.

Зачет

1. Знать назначение и функциональный состав всех узлов, используемых на стенде для исследования АЛУ.

2. Уметь составлять алгоритм выполнения любых операций по заданию преподавателя.

3. Пояснить, как можно использовать рассмотренный стенд на занятиях в школе при изучении курса «Основы информатики».

 

Рис. 24. Схема к карте VI-1.

Лабораторная работа 8