Исследование последовательностных логических схем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Кафедра «Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы»

Исследование последовательностных логических схем

Лабораторная работа № 2

Ф.И.О.

Преподаватель                                                                      Маевская          Е. А.

Студенты                                                                                 Давыденко       П. А

Емельянов        А. Ю.

Кротов               И. С.

Группа р 35071

Екатеринбург  2007

Цель работы

Изучить функционирование триггеров различных типов. Ознакомиться со способами реализации триггеров на ТТЛ микросхемах (элемент «И-НЕ»). Экспериментально исследовать свойства триггеров.

Изучить работу двоичных счетчиков, экспериментально исследовать графы переходов счетчиков. Изучить способы построения счетчиков с заданным графом переходов.

Изучить работу регистров сдвига и счетчиков на их основе.

1.  Исследование RS-триггера

1.1. Схема асинхронного RS-триггера с инверсными входами:

 

Таблица переходов:

S	R	Qn+1	Qn+1
0	0	X	X
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	Qn	Qn

1.2. Схема синхронного RS-триггера:

 

Таблица переходов:

S	R	Qn+1	Qn+1
0	0	Qn	Qn
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	X	X

2.  Исследование двухступенчатого универсального JK-триггера 155ТВ1

2.1.

S

ТТ

 JK-триггер

 

Таблица переходов:

J	K	Qn+1
0	0	Qn
0	1	0
1	0	1
1	1	Qn

2.2. Схема формирователя сигналов:

 

2.3.

С

На вход синхронизации подан сигнал с выхода 2 формирователя. Осциллограммы (J=K=1):

 

3.  Исследование D-триггера

3.1. Схема D-триггера:

 

D	Qn+1
0	0
1	1

Таблица переходов D-триггера:

На вход С подан сигнал с выхода 2 формирователя, а на вход D – с выхода 3 формирователя.

Эпюры напряжений:

 

3.2. Схема D-триггера на универсальном JK триггере:

 

 

На входы С и D поданы сигналы со 2-го и 3-го выхода формирователя соответственно.

Эпюры напряжения:

 

4.  Исследование схем счетчиков

4.1. Двоичный счетчик с последовательным переносом:

 

Граф перехода счетчика:

0000 (0)  → 0001 (1) → 0010 (2) → 0011 (3) → 0100 (4) → 0101 (5) → 0110 (6) → 0111 (7) → 1000 (8)

1111 (15) ← 1110 (14) ← 1101 (13) ← 1100 (12) ← 1011 (11) ← 1010 (10) ← 1001 (9)

4.2.

1

CT2

+1

Недвоичный счетчик:

 

Граф переходов счетчика:

              0000 (0) → 0001 (1) → 0010 (2) → 0011 (3) → 0100 (4) → 0101 (5)

Коэффициент пересчета = 6

1

+1

&

&

&

Схема десятичного счетчика:

			2
	R			8

 

5.  Исследование регистров сдвига

5.1. Схема регистра сдвига:

 

Логическая единица подавалась на вход D в течение одного такта.

Граф переходов:

              1000 → 0100 → 0010 → 0001

5.2. Логическая единица подавалась на вход D в течение всего эксперимента.

Граф переходов:

              1000 → 1100 → 1110 → 1111

6.  Исследование кольцевых счетчиков

6.1. Схема кольцевого счетчика:

 

В счетчик записана логическая единица.

Граф переходов:

              1000 → 0100 → 0010 → 0001

Коэффициент пересчета = 4

6.2.

RG

D

Схема самовосстанавливающегося счетчика:

 

На вход подана заведомо неверная комбинация: 1100.

Граф переходов:

1100 → 0010 → 0001 → 0000 → 1000 → 0100

6.3. Схема счетчика Джонсона:

Q2

Q3

Q1

Q4

RG

C

D

 

Граф перехода:

              0000 → 0001 → 0011 → 0111 → 1111 → 1110 → 1100 → 1000

Выводы по работе

В ходе проведения лабораторной работы было исследовано функционирование триггеров различных типов, двоичных счетчиков и регистров сдвига.

Были реализованы асинхронный и асинхронный RS-триггеры на ТТЛ-микросхемах (на элементах «И-НЕ») и составлены их таблицы переходов.

Исследована работа JK-триггера с помощью формирователя. Смена значения на выходе происходит по срезу синхроимпульса.

Собран и исследован D-триггер на ТТЛ-микросхемах (на элементах «И-НЕ»), а также на универсальном JK-триггере. Работа триггеров исследована при подаче на входы C и D сигналы с выходов 2 и 3 формирователя.  Формирование сигнала на выходе триггера происходит по срезу синхроимпульса, при этом у триггера на элементах «И-НЕ» сигнал на выходе Q инвертирован относительно сигнала на входе D, а у триггера на универсальном JK-триггере – нет.

Собран и исследован двоичный счетчик с последовательным переносом. Получен граф переходов. Также собран недвоичный счетчик, проверена его работа, составлен граф переходов и получено значения коэффициента пересчета, равное 6. В схему счетчика внесены изменения для получения десятичного счетчика.

Исследован регистр сдвига со сдвигом вправо. Получены графы переходов для двух случаев: при подаче единицы на вход однократно (в этом случае при подаче импульсов на вход С происходит перемещение единицы вправо) и при подаче единицы на вход постоянно (в этом случае происходит заполнение регистра единицами).

Собран и исследован кольцевой счетчик. При подаче сдвигающих импульсов после записи единицы в первый триггер происходит циклическое перемещение единицы.  Емкость счетчика равна количеству триггеров (4).

Исследована работа самовосстанавливающегося счетчика. С помощью входов S триггеров в счетчик была записана неверная комбинация (1100). При подаче на вход С импульсов счетчик перешел на рабочую комбинацию 0010 и продолжил работу в нормальном режиме. Зарисован соответствующий граф переходов.

Собран и исследован счетчик Джонсона, получен его граф переходов. В этом счетчике происходит заполнение разрядов единицами, а затем нулями. Коэффициент пересчета равен удвоенному количеству триггеров.