Сторінка
10

Методичне забезпечення занять шкільного радіотехнічного гуртка

Висновок напрошується сам собою: у такому режимі D-тригер ділить частоту вхідного сигналу на 2, тобто виконує функцію двійкового лічильника. J K – тригер

Рис. 14

Серед мікросхем серії К155 JK-тригером є мікросхема К155ТВ1 (рис. 14). У цієї мікросхеми дев'ять входів, та два виходи - прямий й інверсний. По входах R і S цей тригер працює як RS-тригер. Входи J і K - управляючі, причому кожен з них має по три входи (виводи 3-5 та 9-11), об'єднані за схемою логічного елемента 3І ( про це свідчать знаки «&» проставлені біля цих виводів). Вхід С за своїм функціональним призначенням тотожний аналогічному входу D-тригера. У режимі прийому та зберігання інформації він служить входом тактових імпульсів; у режимі обліку - інформаційним входом.

Рис. 15

Дослідну перевірку роботи JK-тригера також доцільно проводити на макетній платі.

Послідовність виконання дій наступна:

- мікросхему підключіть до відповідних шин джерела живлення, а до входу С (вив.12) та прямого й інверсного виходу (вив.8 та 6) підключіть світлодіодні індикатори (рис.15а);

подайте живлення; зразу ж повинен спалахнути один з вихідних індикаторів (HL2 або HL3);

замкніть короткочасно, на загальну шину вивід 2, потім вивід 3, дальше знову вивід 2 і т.д.; при цьому вихідні індикатори повинні почергово засвічуватись та гаснути (таким чином можна перевірите працездатність мікросхеми взагалі і JK-тригера зокрема);

Дослідіть тригер у режимі обліку вхідних імпульсів. Для цього об'єднайте виводи усіх входів J і К і через резистор R4 з'єднайте їх із плюсовою шиною джерела живлення, щоби подати на них напругу, яка відповідає рівню логічної 1. На вхід С подайте від генератора серію імпульсів і за часом засвічування та тривалістю горіння індикаторів побудуйте графіки роботи тригера в такому режимі. Вони повинні вийти такими ж, як і на рис.15б. Неважко завважити, що ці графіки дуже нагадують графіки роботи D-тригера включеного в режимі обліку (див. попередні дослідж.), тільки зміщені вправо на тривалість одного імпульсу. Це зміщення пояснюється тим, що D-тригер змінює свій стан на протилежний по фронту, а JK-тригер по спаду вхідного імпульсу. Кінцевий же результат однаковий - тригер ділить частоту вхідних імпульсів на 2.

Завдання

Ознайомтесь з теоретичними відомостями.

Використовуючи макетну плату, складіть схему D-тригера зображену на рис.13.

Пересвідчившись в правильності монтажу та надійності з’єднань, подайте на схему живлення.

Дотримуючись послідовності (описаної в теоретичних відомостях) дослідіть роботу тригера. Запишіть результати дослідження.

Для дослідження JK-тригера (дослідна схема подана на рис.15), виконайте пункти 1 - 4. Запишіть результати дослідження.

Співставте результати. Зробіть висновки.

Контрольні запитання

В чому полягає суть процесу поділу частоти тригером?

В чому полягає відмінність тригерів RS-, D- та JK-типів?

Яке призначення інформаційного входу D-тригера? Як він позначається на схемі?

Чому тривалість імпульсів на інформаційному вході D-тригера повинна бути більшою за тривалість імпульсів на вході С?

Дослідження роботи лічильників імпульсів

Мета роботи: ознайомитись з принципом роботи та схемотехнікою цифрових лічильників імпульсів, їх основними характеристиками та сферою використання; набути практичних умінь роботи з цифровими інтегральними схемами.

Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданої схеми), паяльник, монтажні проводи, генератор прямокутних імпульсів, осцилограф.

Теоретичні відомості

Лічильники імпульсів - невід'ємні вузли мікрокалькуляторів, електронних годинників, таймерів, частотомірів та інших пристроїв цифрової техніки. Вони призначені для підрахунку кількості імпульсів; перетворення послідовності імпульсів в паралельний двійковий код; ділення частоти вхідного імпульсного сигналу. Основу їх складають тригери з лічильним входом. За функціональним призначенням та логікою дії лічильники імпульсів поділяють на чотири основні групи: прямої лічби (підсумовуючі), зворотної лічби (віднімаючі), реверсивні (підсумовуючі та віднімаючі), подільники частоти.

Найпростішими однорозрядними лічильниками імпульсів є JK- та D-тригери, які працюють в режимі обліку. Вони рахують вхідні імпульси по модулю 2 (кожен імпульс переключає тригер у протилежний стан). Один такий тригер рахує до одного, два послідовно з’єднаних – до трьох, n тригерів – до 2n – 1 імпульсів. Результат обліку формується в заданому коді, який може зберігатися в пам’яті лічильника або ж бути переданий іншим пристроям цифрової техніки.

На рис.16 зображено схему трирозрядного двійкового лічильника імпульсів. Для кращого засвоєння принципу роботи такого лічильника змоделюйте його на макетній панелі; підключіть до прямих виходів тригерів світлодіодні індикатори (як це робили на попередніх практикумах). Від генератора, подайте на вхід лічильника серію імпульсів частотою 1 .2 Гц і, за світловими сигналами індикаторів, побудуйте графіки роботи лічильника.

Рис. 16

Якщо в початковий момент усі тригери лічильника знаходилися в нульовому стані (його встановлюють вимикачем SВ1, подаючи на R-входи тригерів рівень логічного 0), то по спаду першого імпульсу (графік б на рис.16) тригер DD1 переключиться в одиничний стан — на його прямому виході з'явиться рівень логічної 1 (графік в, рис.16). Наступний імпульс переключить тригер DD1 у нульовий стан, а тригер DD2 — в одиничний (графік г, рис.16). По спаду третього імпульсу тригери DD1 та DD2 будуть перебувати в одиничному стані, а DD3 - ще буде знаходитись у нульовому. Четвертий імпульс переключить перші два тригери в нульовий стан, а третій в одиничний. Восьмий імпульс переключить усі тригери в нульовий стан; почнеться наступний цикл роботи лічильника імпульсів.

Вивчаючи графіки, неважко завважити, що кожен старший розряд лічильника відрізняється від молодшого подвоєним числом обліку. Так, період імпульсів на виході першого тригера у 2 рази більший періоду вхідних імпульсів, на виході другого тригера - у 4 рази, на виході третього тригера — у 8 раз. Іншими словами, такий лічильник працює у цифровому коді 1-2-4.

У пристроях цифрової техніки найбільш поширинеми є чотирирозрядні лічильники імпульсів, що працюють у цифровому коді 1-2-4-8.

Рис. 17

Лічильники-подільники рахують вхідні імпульси до певного моменту (він заданий коефіцієнтом числення), після чого формують сигнал, який опрокидує тригери в нульовий стан - починається новий цикл лічби.

На рис. 17 зображено схему та графіки роботи дільника з коефіцієнтом числення 5. Тут, уже відомий, трирозрядний лічильник доповнено логічним елементом 2І-НЕ (DD4.1), який і визначає зазначений коефіцієнт обліку.

Суть роботи лічильника полягає в наступному. При перших чотирьох вхідних імпульсах (після установки тригерів у нульовий стан) пристрій працює як звичайний двійковий лічильник імпульсів. При цьому на одному або обидвох входах елемента DD4.1 діє рівень логічного 0, тому цей елемент перебуває в одиничному стані. По спаду п'ятого імпульсу на виходах першого і третього тригерів появляться рівні логічної одиниці (вони одночасно появляться і на входах елемента DD4.1), які спричинять появу логічного нуля на виході DD4.1. При цьому, формується короткий імпульс негативної полярності, що переключає тригери у вихідний нульовий стан. З цього моменту починається наступний цикл роботи лічильника.