Методичне забезпечення занять шкільного радіотехнічного гуртка (стр. 7 из 11)

2. Використовуючи макетну плату, складіть схему RS-тригера подану на рис. 10а.

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

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

5. Співставте результати. Зробіть висновки.

Контрольні запитання

1. Що означають літери R,S,Q на схематичному позначенні тригера?

2. Які керуючі сигнали слід подавати на входи логічних схем?

3. Що таке тригер? Яке його функціональне призначення?

4. Охарактеризуйте принцип роботи RS-тригера.

Література

1. Гончаренко С.У., Хаїмзон І.І. Учням про цифрову електроніку. – К.Радянська школа, 1991.

2. Паскалев Ж. Первые шаги в вычислительной технике. – М.: Радио и связь, 1987.

3. Партин А.С., Борисов В.Г. Введение в цифровую технику. – М.: Радио и связь, 1987.

4. Гайдучок Г.М., Ткачук Р.З. Юному радіоаматору. – К.: Радянська школа, 1980.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Тема. Дослідження роботи тригерів з розширеною логікою

Мета роботи: ознайомитись з основними характеристиками D- та JK-тригерів, сферою їх використання, принципом дії; набути практичних умінь роботи з цифровими інтегральними схемами.

Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданої схеми), електронний вольтметр типу ВК7-9Б, паяльник, монтажні проводи, генератор прямокутних імпульсів, осцилограф.

Теоретичні відомості

Відомо, що RS-тригер переключається в протилежний стан відразу ж після зміни рівнів сигналу на його вході. Такі тригери називають асинхронними з установлювальними входами або звичайними тригерами. Однак у пристроях цифрової техніки частіше використовують синхронні тригери керовані тактовими імпульсами. Найбільш поширеними серед них є D-тригери та JK-тригери.

Рис. 11

D-тригер (в серії К155 найбільшою популярністю користуються D-тригери мікросхеми К155ТМ2) має чотири логічних входи та два виходи – прямий і інверсний (рис. 11).

Вхід D – вхід прийому цифрової інформації, С – вхід тактових імпульсів синхронізації, джерелом яких, здебільшого, є генератор прямокутних імпульсів. Входи R і S D-тригера виконують аналогічну функцію, що і відповідні входи RS-тригера: при подачі рівня логічного 0 на вхід R тригер приймає нульовий стан, на вхід S – одиничний.

По входах D і С він може функціонувати як комірка пам'яті прийнятої інформації або ж як лічильний, тобто тригер з лічильним входом.

Рис. 12

Для кращого засвоєння та осмислення логіки дії D-тригера пропонуємо провести декілька дослідів.

Виконайте монтаж мікросхеми К155ТМ2 на макетній платі, з'єднайте вивід 14 із плюсовою, а вивід 7 - з мінусовою шиною джерела живлення (рис.12а). До виводів прямого й інверсного виходів тригера (вив.5 та 6) під’єднайте світлодіодні індикатори (вони допоможуть визначити стан тригера). Аналогічний індикатор під’єднайте і до вив.3 (він буде індикувати наявність та тривалість тактових імпульсів синхронізації). На платі змонтуйте також кнопковий вимикач SВ1 та резистор R4, але до входу D цей ланцюжок поки що не під’єднуйте.

Подайте на схему живлення. Відразу ж повинен спалахнути один з вихідних індикаторів. Якщо це буде світлодіод НLЗ, то це означає, що тригер прийняв одиничний стан, а якщо НL2 - нульовий. Тепер почергово декілька разів замкніть виводи 1 і 4 (R i S) на мінусову шину джерела живлення. Ви будете мати змогу пересвідчитись, що по цих входах D-тригер працює так як і RS- тригер.

Під’єднайте до вив.2 (інформаційний вхід мікросхеми) резистор R4 та вимикач SВ1. Занотуйте початковий стан тригера, а потім декілька разів підряд натисніть кнопку. Як реагує тригер? Ніяк - продовжує горіти той же індикатор.

Короткочасним з'єднанням входу R або S з мінусовою шиною джерела живлення переключіть тригер в інший стійкий стан і знову декілька разів натисніть кнопку SВ1. І тепер, як бачите, тригер не реагує на вхідні сигнали. Чому? Тому що на вхід С не надходять синхронізуючі імпульси (вони повинні бути позитивної полярності).

Для дослідної перевірки D-тригера джерелом синхронізуючих імпульсів може бути генератор прямокутних імпульсів. Підє’днайте його вихід з виводом 3 (вхід С) тригера, та встановіть найбільшу тривалість (тобто найменшу, близько 1Гц, частоту) генерованих імпульсів і, ввімкнувши живлення, стежте за станом індикаторів. Якщо тригер знаходився в нульовому стані, а контакти кнопки SВ1 були розімкнуті, то по фронту першого ж імпульсу на вході С (вив.3) тригер повинен переключитися в одиничний стан і не реагувати на наступні тактові імпульси. Але варто замкнути контакти кнопки SB1, щоб подати на інформаційний вхід рівень логічного 0, і тригер по фронту чергового тактового імпульсу відразу переключиться в протилежний стан. Тривалість рівнів сигналів на інформаційному вході D повинна бути значно більшою за тривалість імпульсів на вході С.

Роботу тригера в такому режимі проілюстровано на графіку (рис.12б.).

Приймемо, що на початку досліду, коли контакти кнопки були незамкнутими, сигнал на вході D відповідав рівню логічної 1, тригер знаходився в нульовому стані (на виході Q - логічний 0, на виході Ō — логічна 1). Перший же імпульс на вході C своїм фронтом переключить тригер в одиничний стан (момент t₁). На спад цього імпульсу та й на наступні тригер не реагує зберігаючи тим самим прийнятий стан.

У результаті замикання контактів кнопки SB1, третій тактовий імпульс своїм фронтом (момент t₂) переключить тригер у нульовий стан, який зберігається до приходу шостого імпульсу (до моменту коли кнопку SB1 відпустили і на вході D встановився рівень логічної 1). Дальше, при зміні рівнів вхідного сигналу, тригер переключився в нульовий стан по фронту сьомого тактового імпульсу, а по фронті восьмого — в одиничний.

З цього дослідження можна зробити висновки, які характеризують логіку роботи D-тригера в режимі прийому інформації:

- якщо на вході D - логічна 1, тригер встановлюється по фронту першого тактового імпульсу на вході С в одиничний стан, а якщо на вході D - логічний 0, то в нульовий стан;

- на спади синхронізуючих імпульсів D-тригер не реагує;

- кожна зміна стану тригера означає запис в його пам’ять прийнятої інформації, яка може зберігатись або ж бути передана іншим логічним пристроям цифрової техніки.

Наступний дослід – дослідження D-тригера в режимі обліку, тобто як тригера з лічильним входом. Для цього від входу D (вив.2) потрібно від’єднати резистор та вимикач і цей вхід з’єднати з інверсним виходом Ō (рис.13). Тепер інформаційним входом тригера буде вхід С, на який слід подати серію імпульсів.

Рис. 13

Як тепер поводиться тригер? По фронту першого ж вхідного імпульсу він приймає одиничний стан, по фронту другого імпульсу - нульовий, по фронту третього - знову одиничний і т. д. Отже, у такому режимі роботи тригер по фронту кожного вхідного імпульсу змінює свій логічний стан на протилежний. У результаті, частота імпульсів на кожному з виходів тригера виявляється вдвічі меншою від частоти вхідних імпульсів.

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

1. Ознайомтесь з теоретичними відомостями.

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

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

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