Układy sekwencyjne

Pracownia Elektroniczna
Instytut Fizyki Doświadczalnej UG
Układy sekwencyjne
1. Czas trwania: 6h
2. Cele ćwiczenia
• Poznanie zasad działania podstawowych typów przerzutników: RS, D-latch, D, T, JK-MS.
• Poznanie zasad działania rejestrów i liczników.
• Projekt, montaż i sprawdzenie działania zadanego układu sekwencyjnego.
3. Wymagana znajomość pojęć
• sekwencyjna funkcja logiczna,
• symbole przerzutników,
• synchroniczność i asynchroniczność przerzutników,
• analiza działania przerzutnika RS,
• budowa, zasada działania i tabela przejść przerzutników,
• rejestr,
• dzielnik częstotliwości,
• licznik asynchroniczny,
• licznik synchroniczny,
• licznik liczący w górę i w dół,
• licznik binarny i modulo-N.
4. Zadania pomiarowe
4.1. Badanie działania asynchronicznego przerzutnika RS.
Korzystając z bramek NAND (NOR) zmontować i sprawdzić działanie przerzutnika RS.
Wyjaśnić działanie przerzutnika w szczególności pojęcie stanu zabronionego. Wyniki pomiaru
przedstawić w postaci tabeli przejść. Zmodyfikować przerzutnik RS tak, aby otrzymać
synchronizowany przerzutnik RS. Wyjaśnić znaczenie sygnału E.
S
Q
S
Q
E
R
!Q
R
!Q
Rys. 1. Przerzutnik RS i synchronizowany przerzutnik RS.
© J.J. Młodzianowski, 2003
Strona: 1(4)
Pracownia Elektroniczna
Instytut Fizyki Doświadczalnej UG
S
0
0
1
1
...
R Qn-1
0
1
0
1
...
Qn
Tab. 1. Tabela przejść przerzutnika RS.
4.2. Badanie działania przerzutnika D-latch.
Zmontować z bramek NAND przerzutnik D-latch i sprawdzić jego działanie. Wynik pomiaru
przedstawić w postaci tabeli przejść.
D
Q
E
!Q
Rys. 2. Przerzutnik D-latch wykonany z bramek NAND.
D
0
0
1
1
...
E Qn-1
0
1
0
1
...
Qn
Tab. 2. Tabela przejść przerzutnika D-latch.
4.3. Badanie działania przerzutników scalonych.
W celu badania działania przerzutnika D należy do jego wejścia zegarowego podawać
pojedyncze impulsy generowanie przełącznikiem znajdującym się na konsolkach.
Aby generować pojedyncze zbocze, z pominięciem gotowego impulsatora, można zmontować
© J.J. Młodzianowski, 2003
Strona: 2(4)
Pracownia Elektroniczna
Instytut Fizyki Doświadczalnej UG
pomocniczy układ przerzutnika RS. Wyjaśnić, dlaczego pomiar nie ma sensu, jeżeli wejście
zegarowe będzie sterowane ręcznie z pominięciem impulsatora lub układu pomocniczego.
4.3.1. Sprawdzić działanie przerzutnika D (7474). Porównać jego działanie z wcześniej
sprawdzanym przerzutnikiem D-latch. Wyniki pomiarów przedstawić w postaci tabeli przejść.
4.3.2. Przekształcić przerzutnik D do przerzutnika T i sprawdzić jego działanie. Jaką funkcję
spełnia przerzutnik T. Wyniki pomiarów przedstawić w postaci tabeli przejść.
4.3.3. Sprawdzić i wyjaśnić działanie przerzutnika JK-MS (7473). Wyniki pomiarów
przedstawić w postaci tabeli przejść.
4.4. Badanie działania liczników.
Połączyć kaskadowo (łącząc wyście !Q poprzedniego przerzutnika z wejściem T następnego)
trzy przerzutniki T zmontowane z przerzutników D. Działanie układu sprawdzić, podając na jego
wejście pojedyncze impulsy, lub sygnał z generatora. Wyjściami licznika mają być wyjścia Q
poszczególnych przerzutników. Odrysować i skomentować przebiegi oscyloskopowe.
Zmodyfikować układ tak, aby wyjściami układu były wyjścia !Q poszczególnych przerzutników.
Jaką funkcję realizuje tak powstały licznik? Jakie istnieją możliwe kombinacje połączenia
kaskady? Zweryfikować działanie proponowanych układów.
A
D
SET
CLR
Q
Q
B
D
SET
CLR
Q
Q
C
D
SET
CLR
Q
Q
D
D
SET
CLR
Q
Q
Rys. 6. Czterobitowy asynchroniczny licznik binarny.
4.5. Konstrukcja asynchronicznego licznika modulo-N.
Korzystając z binarnego licznika scalonego 7493 zmontować i sprawdzić działanie licznika o
podziale zadanym przez prowadzącego
© J.J. Młodzianowski, 2003
Strona: 3(4)
Pracownia Elektroniczna
Instytut Fizyki Doświadczalnej UG
A
D
SET
CLR
Q
D
Q
SET
CLR
Q
D
Q
D
C
B
SET
CLR
Q
D
Q
SET
CLR
Q
Q
Rys. 7. Asynchroniczny licznik modulo 10.
4.6. Rejestr przesuwny.
Korzystając ze scalonego przerzutnika D (7474) zmontować i sprawdzić działanie prostego
rejestru przesuwnego.
D
SET
CLR
Q
Q
D
SET
CLR
Q
D
Q
SET
CLR
Q
Q
D
SET
CLR
Q
Q
Rys. 8. Czterobitowy rejestr przesuwny.
5. Przyrządy
Konsolka cyfrowa, miernik uniwersalny, oscyloskop.
6. Literatura
P.Horowitz, W.Hill, „Sztuka elektroniki”, WKŁ 1995, ISBN 83-206-1128-8, Tom 2, str.45-53,
63-67.
R.Śledziewski, „Elektronika dla fizyków”, PWN 1982, ISBN 83-01-04076-9, str.177-181, 200204.
© J.J. Młodzianowski, 2003
Strona: 4(4)