МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національнийуніверситет “Львівська політехніка”
Лабораторніроботи № 3
Дослідженнятригерних схем на спеціалізованих інтегральних мікросхемах
здисципліни
“Комп’ютернасхемотехніка” ч.2
Виконав:
студент групиКН-2_
_____________________
Прийняв:
_____________________Львів – 2010/11 навчальний рік
Мета роботи — вивчення і дослідження тригерних схем на спеціалізованих інтегральнихмікросхемах (ІМС) D і JК — типів.
1.Загальніположення
Структурна іфункціональна схема та схеми комутації мікросхеми К155ТМ2
Тригером D-типуназивається логічний пристрій з двома стійкими станами і одним інформаційнимвходом D. В D-тригерах значення змінної в момент tn+1 співпадає із значеннямвхідної змінної в момент tn, тому тригер такого типу в літературі називаютьтригером затримки.
МікросхемаК155ТМ2 (рис.1) включає два незалежних D-тригери, що мають загальну тинуживлення. У кожного тригера є входи D, `S, `R, а також виходи Q i`Q (рис.1). Входи`S і`R – асинхронні і змінюютьстан тригера незалежно від сигналу на тактовому вході; активний рівень для нихнизький. Асинхронне встановлення потрібного стану рівнів на виходах отримаємо,коли на входи `S і `R подаємо взаємно протилежні логічні сигнали: при`R = 0 і `S =1 отримуємо Q= 0 і`Q =1, а при`S = 0 і `R = 1 отримуємо Q= 1 і `Q =0. В цей час входи С і Dвідключаються. Наявність одночасно низького рівня на входах `R і`S недопустиме! Для завантаження в тригер сигналу з входу D необхідно, щоб на входах `S і`R була напруга високогорівня. Сигнал з входу D передається на виходи Q і `Q по додатному перепадуімпульсу на тактовому вході С (від Н (0) до В (1): ↑). Для того, щоб тригер перемикався правильно (тобтовідповідно до таблиці 1), рівень на вході D потрібно зафіксувати заздалегідь,перед приходом тактового перепаду. Захисний час повинен перевищувати часзатримки розповсюдження сигналу в тригері.
/>
а) б)
Рис. 1 МікросхемаК155ТМ2 (два незалежних D-тригери):
Призначеннявиводів: 1- вхід `R; 2-вхід D; 3-вхід C; 4- вхід`S; 5- вихід Q; 6-вихід`Q; 13- вхід`R; 12-вхід D; 11-вхід C; 10- вхід`S; 7- вихід Q; 8-вихід`Q; 7-загальний; 14- Ucc(живл.+5B).
а) — структурнасхема одного D-тригера К155ТМ2; б) — функціональна схема К155ТМ2.
Таблиця 1. Стани D-тригера (мікросхема К155ТМ2)ВХІД ВИХІД Режими C D `S `R Qn+1 `Qn+1 роботи X X 1 1 Асинхр. встановлення “1” X X 1 1 Асинхронне скидання в “0” X X --- --- Недопустимий режим X Х Х 0 (Qn) 1(`Qn) Пам'ять: Qn+1=Qn ↑ 1 1 1 1 Завантаження “1” ↑ 1 1 1 Завантаження “0”
Структурна іфункціональна схема та схеми комутації мікросхеми К155ТВ1
Тригером JK-типуназивається логічний пристрій, який має два стійких стани і два інформаційнихвходи J та К, і змінює свій стан на протилежний при J=K=1, тобто при J=K=1Qn+1=Qn, а в усіх інших випадках функціонує у відповідності з таблицеюістинності синхронного RS-тригера, при цьому вхід J еквівалентний входу S, авхід К- входу R.
МікросхемаК155TB1 (рис. 2) – це один JK-тригер. Входи `S і `R – асинхронні і змінюютьстан тригера незалежно від сигналу на тактовому вході; активний рівень для нихнизький. Асинхронне встановлення потрібного стану рівнів на виходах отримаємо,коли на входи `S і`R подаємо взаємно протилежні логічні сигнали: при`R = 0 і`S =1 отримуємо Q= 0 і`Q =1, а при`S = 0 і`R = 1 отримуємо Q= 1 і`Q =0. В цей час входи С і Dвідключаються. Наявність одночасно низького рівня на входах `R і`S недопустиме!
Для завантаженняв тригер сигналу з входів J і K необхідно,щоб на входах `S і`R була напруга високого рівня. Зчитування інформації з входів J і Kвідбувається в час додатного перепаду ↑ на вході С, а на виходи вонипередається в час від’ємного перепаду ↓ на вході С. Логічні рівні навходах J і K не можуть змінюватися, поки на вході С наявний високий рівень!
/> />
/>
Рис. 2 МікросхемаК155ТВ1 (один JK-тригер):
а) — функціональна схема JK-тригера К155ТВ1; б) — зовнішній вигляд ІМС К155ЛА3,К155ТМ2 і К155ТВ1 і нумерація їх виводів.
мікросхемакомутація тригер регістр
Призначеннявиводів: 1-вільний; 2-вхід`R; 3-вхід J1; 4-вхід J2; 5-вхід J3;6-вихід`Q; 8-вихід Q; 9-вхід K1; 10-вхід K2;11-вхід K3; 12-вхід C; 13-вхід`S; 7-загальний; 14- Ucc(живл.+5B).
Якщо з’єднати всівходи J (3“&”) і K (3“&”) з логічною “1” (+5В), то JK-тригер стане Т-тригером,тобто лічильним тригером з модулем перерахунку 2. І якщо тоді на вхід такого Т-тригераподавати послідовність імпульсів з частотою f, то на його виході будепослідовність імпульсів з частотою, удвічі меншою (f/2), тобто один Т-тригер єподільником частоти на 2.
Таблиця 2. СтаниJK-тригера (мікросхема КІ55ТВ1)ВХІД ВИХІД Режими C J (J1=J2=J3) K (K1=K2=K3) `S `R Qn+1 `Qn+1 роботи X X X 1 1 Асинхр. встановлення “1” X X X 1 1 Асинхронне скидання в “0” X X X --- --- Недопустимий режим. ↑↓ 1 1 Qn `Qn Пам'ять поперед.стану ↑↓ 1 1 1 1 Синхр. встановлення “1” ↑↓ 1 1 1 1 Синхронне скидання в “0” ↑↓ 1 1 1 1 `Qn Qn Qn ↑↓ 1 1 1 1 Qn `Qn `Qn
2. Порядоквиконання роботи
Ознайомилися зтеоретичною частиною роботи, лабораторним стендом і програмою EWB.
Отримали відвикладача елементи, необхідні для виконання роботи — мікросхеми К155ЛА3 (аналог7400), К155ТМ2 (аналог 7474), К155 TB1 (аналог7472), а також з’єднувальні провідники. Якщо для дослідження використовуємо моделюючесередовище EWB, то п.п. 2.3 – 2.8 виконуємона зарубіжних аналогах вказаних мікросхем (див. Додаток).
Ознайомилися з структурноюі функціональною схемою та схемамикомутації мікросхеми К155ТМ2 (рис. 1) і К155ТВ1 (рис. 2). При роботі встатичному режимі для контролю станів тригера до виходів підключили індикаторнісвітлодіоди (свічення світлодіода означає стан логічної «1»). Длядослідження D і JK-тригерів на інформаційні входи подавали сигнали з тумблернихрегістрів, а на входи С – сигнал із формувача одиночних сигналів додатної полярності.
Дослідили встатичному режимі D-тригер (ІМС К155ТМ2). Склали таблицю переходів іпереконатися на її відповідність таблиці 1.
Дослідили встатичному режимі Т-тригер на основі D-тригера (ІМС К155ТМ2). Для цьогоD-тригер перевели в режим роботи Т-тригера шляхом з’єднання інверсного виходу `Q з D-входом. Склали таблицюпереходів. Таблиця станів відповідає таблиці 3.
Таблиця 3. СтаниТ-тригера (мікросхема КІ55ТМ2)ВХІД ВИХІД Режими C (D =`Qn) `S `R Qn+1 `Qn+1 роботи X X 1 1 Асинхр. встановлення “1” X X 1 1 Асинхронне скидання в “0” X Х Х 0 (Qn) 1(`Qn) Пам'ять Qn+1=Qn ↑↓ 1 1 1 1 Рахунок ↑↓ 1 1 1 Рахунок
Дослідили встатичному режимі JK-тригер (ІМС К155TB1). Склалитаблицю переходів і переконалися на її відповідність таблиці 2.
Дослідили встатичному режимі Т-тригер на основі JK-тригера (ІМС К155ТВ1). Для цього JK-тригерперевели в режим роботи Т-тригера шляхом з’єднання всіх входів J (3“&”) і K(3“&”) з логічною 1 (+5В). Склали таблицю переходів. Таблиця станіввідповідає таблиці 4.
Таблиця 4. СтаниТ-тригера (мікросхема КІ55ТВ1)ВХІД ВИХІД Режими C J (J1=J2=J3) K (K1=K2=K3) `S `R Qn+1 `Qn+1 роботи X X X 1 1 Асинхр. встановлення “1” X X X 1 1 Асинхронне скидання в “0” X X Х Х 1 Пам'ять Qn+1=Qn ↑↓ 1 1 1 1 1 Рахунок ↑↓ 1 1 1 1 1 Рахунок
Дослідили встатичному режимі D-тригерна основі JK-тригера (ІМС К155ТВ1). Для цього JK-тригер перевели врежим роботи D-тригера шляхом з’єднання всіхвходів J (3“&”) з всіма входами K (3“&”) через інвертор і в якостіD-входу використали будь-який J-вхід.
(В якостіінвертора використали 1-ий елемент 2”І-НІ” мікросхеми К155ЛА3 — ніжки 1 і 2об’єднали). Склали таблицю переходів. Таблиця станів відповідає таблиці 5.
Таблиця 5. СтаниD-тригера (мікросхема КІ55ТВ1)ВХІД ВИХІД Режими C D (J1=J2=J3) (K1=K2=K3) `S `R Qn+1 `Qn+1 роботи X X X 1 1 Асинхр. встановлення “1” X X X 1 1 Асинхронне скидання “0" X X X --- --- Недопустимий режим. X X 1 1 Qn `Qn Пам'ять поперед.стану ↑↓ 1 1 1 1 D=1 → Q= 1 і`Q =0 ↑↓ 1 1 1 1 D=0 → Q= 0 і`Q =1
Висновок
В данійлабораторній роботі ми ознайомились з будовою спеціалізованих інтегральнихмікросхемах D і JК-тригерів, здійснили синтез T-тригерів на їх основі та синтез D-тригерана основі універсального JК-тригера та дослідили їх роботу.
Література
1. БабичМ.П. і ін. Комп’ютерна схемотехніка. “МК-Прес”, Київ, 2004
2. КолонтаєвськийЮ.П. і ін. Промислова електроніка та мікро схемотехніка: теорія і практикум.К.: Каравела, 2004.
Додаток. Схеми дослідження тригерів засобоммоделюючої програми EWB
/>
Рис.1.Дослідження синхронного JK тригера – динаміка (ІМС 7476 – аналог К176ТВ1).
/>
Рис.2.Дослідження синхронного JK і D тригерів – динаміка (ІМС 7474 – аналог К155ТМ2, 7472 – аналог К155ТВ1).