Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych
Wstęp:
Licznik elektroniczny - układ cyfrowy, którego zadaniem jest zliczanie wystąpień sygnału
zegarowego. Licznik złożony najczęściej z kilku przerzutników. Działanie licznika cyfrowego
opiera się najczęściej na układzie dzielnika częstotliwości. Przerzutnik JK podaje na wyjście
Q sygnał o częstotliwości będącej połową częstotliwości zegara. Następny przerzutnik
również dzieli częstotliwość o połowę, itd. Bramki AND w układzie powodują, że
przełączenie przerzutnika starszego bitu następuje tylko wtedy gdy wszystkie młodsze bity
będą ustawione na ‘1’. 4-bitowy licznik można z łatwością rozszerzyć o kolejne bity.
Najczęściej rzeczywiste układy cyfrowe również posiadają wyjście (przepełnienia licznika)
pozwalające na połączenie kilku liczników o małej ilości bitów w kaskadowy licznik
wielobitowy. Oprócz tego rzeczywisty licznik posiada najczęściej wejście ‘reset’ kasujące
obecny stan licznika (ustawiające wszystkie bity licznika na 0). Niektóre liczniki posiadają
odpowiednie wejście na podstawie stanu którego licznik liczy albo w górę, albo w dół.
Podział liczników:
.
.
.
Liczniki liczące w przód
Liczniki liczące w tył
Liczniki rewersyjne (możliwość zmiany)
W układach asynchronicznych zmiana sygnałów wejściowych X natychmiast powoduje
zmianę wyjść Y. W związku z tym układy te są szybkie, ale jednocześnie podatne na zjawisko
hazardu i wyścigu. Zjawisko wyścigu występuje, gdy co najmniej dwa sygnały wejściowe
zmieniają swój stan w jednej chwili czasu. Jednak, ze względu na niezerowe czasy
przełączania bramek i przerzutników, zmiana jednego z sygnałów może nastąpić [trochę]
wcześniej niż innych, powodując trudne do wykrycia błędy. Dlatego też w analizie układów
asynchronicznych uznaje się, że jednoczesna zmiana kilku sygnałów jest niemożliwa.
W układach synchronicznych - zmiana sygnału wyjściowego następuję wyłącznie w
określonych chwilach, które wyznacza sygnał zegarowy (ang. clock). Każdy układ
synchroniczny posiada wejście zegarowe oznaczane zwyczajowo symbolami C, CLK lub
CLOCK. Charakterystyczne dla układów synchronicznych, jest to, iż nawet gdy stan wejść
się nie zmienia, to stan wewnętrzny - w kolejnych taktach zegara - może ulec zmianie.
Jeśli układ synchroniczny nie ma wejść, a jedynie charakteryzuje go stan wewnętrzny, to taki
układ nazywany jest autonomicznym (dobrym przykładem takich układów są liczniki
stosowane w popularnych zegarkach elektronicznych).
Jeśli układ reaguje na określony stan (logiczny) zegara, to mówi się że układ jest statyczny
(wyzwalany poziomem), jeśli zaś układ reaguje na zmianę sygnału zegarowego jest
dynamiczny (wyzwalany zboczem). Układ dynamiczny może być wyzwalany zboczem (ang.
edge) opadającym lub narastającym, albo impulsem.
(Źródło - wikipedia)
Przebieg ćwiczenia:
Ćwiczący ma do dyspozycji następujące układy scalone (po 2 sztuki)
1.
2.
3.
4.
5.
UCY 7490
UCY 7493
UCY 74163
UCY 74193
UCY 74197
Ćwiczący ma wykonać następujące doświadczenie – eksperyment:
I. Zbadać działanie liczników wykorzystując odpowiednie układy scalone:
1.
PSpice: Zaprojektować schemat badanego układu, wykonać analizę stanów logicznych
układu, zapisać otrzymane wyniki: schemat oraz graficzne przedstawienie przebiegów
logicznych.
2.
Wykonać analogiczne badanie układu na platformie laboratoryjnej.
3.
W trakcie pracy układu kontrolować (zarejestrować) pobór mocy pobieranej przez
układ
Wyniki:
1. Z I schemat układu, tablica stanów (przebiegi) z PSpice (co najmniej 2 zrzuty ekranu:
schemat układu + przebiegi).
2. Schemat elektryczny zmontowanego układu, tabelka zaobserwowanych przebiegów
rzeczywistych.
3. Cały przebieg ćwiczenia powinien być dobrze udokumentowany przez tabelki, zrzuty,
opis słowny.
4. W sprawozdaniu powinien być zamieszczony spis urządzeń i przyrządów
pomiarowych wykorzystanych w ćwiczeniu (nazwa, typ, numer, itp.)
5. Uwagi i wnioski zamieszczone w sprawozdaniu powinny być opracowane
indywidualnie przez każdego wykonującego ćwiczenie.
Literatura- załączniki:
Katalogi :
• CEMI,
• Texas Instruments