5. Badanie liczników scalonych
5.1 Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie możliwości wykorzystania liczników scalonych.
5.2. Podstawy teoretyczne
Liczniki są to układy służące do zliczenia impulsów i pamiętania ich liczby oraz wykonywania operacji, które można sprowadzić do zliczanie impulsów. Ze względu na pewne niekorzystne właściwości liczników asynchronicznych, częściej wykorzystuje się liczniki synchroniczne . Licznik synchroniczny zawierający układ kombinacyjny wytwarzający odpowiednie przeniesienia dla wejść informacyjnych przerzutników w sposób równoległy nazywa się licznikiem synchronicznym z przeniesieniem równoległym zaś licznik z układem kombinacyjnym szeregowym nazywa się licznikiem synchronicznym z przeniesieniem szeregowy.
Spośród liczników asynchronicznych wykorzystuje się między innymi liczniki typu 7490, 7492, 7493, 74196 oraz 74197.Z liczników synchronicznych można wyróżnić układy jednokierunkowe : 74160, i 74162161 (dziesiętne) i 74161 i 74163 (czterobitowe liczniki dwójkowe) oraz liczniki rewersyjne 74190, 74192 (dekadowe) i 74191 oraz 74193(czterobitowe liczniki dwójkowe).
Podstawowymi parametrami liczników są: szybkość wysyłania i czasu ustalania się ich zawartości. Szybkość działania liczników określa maksymalna dopuszczalna częstotliwość impulsów zliczanych, zaś czas ustalania się jego zawartości jest czasem upływający pomiędzy chwilą pojawienia się impulsu wejściowego, a ustalaniem się zawartości licznika, odpowiadającej danemu przypadkowi.
Maksymalny czas ustalania zawartości licznika asynchronicznego jest sumą czasów propagacji wszystkich przerzutników, zaś w liczniku synchronicznym równy jest sumie czasu propagacji przerzutników i czasów propagacji sygnału przez układy kombinacyjne realizujące zbiór funkcji przełączających, określonych mianem przeniesień.
Liczniki oprócz wejścia zliczającego i zerującego mogą mieć również wejścia równolegle, służące do wpisywania do nich dowolnej zawartości początkowej.
Wpisywanie równoległe może odbywać się niezależnie od zliczania - jest to tzw. wpisywanie asynchroniczne; wpisywanie odbywające się pod wpływem impulsów podawanych na wejście zegarowe licznika nazywa się wpisywaniem szeregowym
5.3. Pytania sprawdzające
1. Jak możne podzielić liczniki ze względu na kierunek zliczania?
2. Jakie liczniki nazywamy asynchronicznymi, a jakie synchronicznymi? Wskazać na podstawowe różnice pomiędzy nimi.
3. Określić role poszczególnych wejść i wyjść układów.
4. Określić maksymalną częstotliwość impulsów wejściowych, przy której jest jeszcze prawidłowy przebieg zliczenia w liczniku asynchronicznym.
5. Ile wynosi maksymalny czas ustalanie zawartości licznika asynchronicznego oraz synchronicznego z przeniesieniem równoległym i szeregowym?
6. Omówić stosowane sposoby zmiany pojemności licznika.
5.4. Program ćwiczenia:
5.4.1. Badanie scalonych liczników synchronicznych i asynchronicznych.
W trakcie ćwiczenia należy sprawdzić sposób działanie wybranych typów liczników zawartych w bibliotece programu Electronics Workbench oraz ich połączeń.
Badania wykonać dla wybranych przez prowadzącego układów z liczników asynchronicznych typu: 7490, 7491, 7492, 7493, oraz liczników synchronicznych jednokierunkowych: 74160, i 74162 (dziesiętnych) i 74163 (czterobitowy licznik dwójkowy) oraz liczników rewersyjnych: 74190, 74192 (dekadowych) i 74191 (czterobitowy licznik dwójkowy).
Rys.1. Przykładowy sposób wykonania badania licznika scalonego 7490.
Połączyć licznik zgodnie z oznaczeniem jego końcówek. Na wejście CKA podawać impulsy z wyjścia generatora słów i podłączyć je do oscyloskopu cyfrowego, który zarejestruje przebieg zegarowy. Do następnych czterech wejść oscyloskopu podłączyć wyjścia licznika QA , QB , QC , QD . Do tych samych wyjść można też
podłączyć wskaźniki świetlne. Po uzyskaniu przebiegów na oscyloskopie zapisać projekt i przebiegi w celu przedstawieniu ich w sprawozdaniu z ćwiczenia.
Podobnie przeprowadzić badanie pozostałych liczników.
Można także przy pomocy wejścia zerującego budować liczniki o mniejszej pojemności.
5.4.2. Łączenie liczników w układy o zwiększonej pojemności.
Wykonać połączenia wybranych liczników zgodnie ze wskazówkami prowadzącego ćwiczenia używając do tego celu elementy jak w poprzednim punkcie.
5.5. Opracowanie wyników.
W sprawozdaniu przedstawić schematy i przebiegi czasowe uzyskane przy pomocy programu Electronics
Workbench. Na podstawie wykresów czasowych określić i podać dokładne przeznaczenie poszczególnych
wejść i wyjść elementów.
Literatura:
1. Kalisz J.: Podstawy elektroniki cyfrowej, WKŁ , Warszawa 1998.
2. Lisiecka-Frąszczak J: Synteza układów cyfrowych, Wydawnictwa Politechniki Poznańskiej , Poznań 2000. 3. Majewski W.: Układy logiczne, WNT, Warszawa 1976
4. Misiurewicz P, H. Grzybek: Półprzewodnikowe układy logiczne, WNT, Warszawa 1975, str. 83-177. 5. Pieńkos J, Turczyński J : Układy scalone TTL w systemach cyfrowych, WKŁ, Warszawa 1980. 6. Traczyk W. :Układy cyfrowe. Podstawy teoretyczne i metody syntezy, WNT Warszawa 1986.
