Задача 1. Разработка двоичного счётчика.
Разработать двоичный счётчик на микросхемах (К555ИЕ7 (SN74LS193) – группа №1; К555ИЕ5 (SN74LS93) – группа №2; К555ИЕ18 (SN74LS163) – группа №3; К555ИЕ17 (SN74LS169) – группа №4) с коэффициентом счёта, равным n∙3 (n – номер варианта). Описать работу схемы. Осуществить моделирование её работы.
Пример решения задачи 1. Вариант 31
Необходимо реализовать двоичный счётчик на микросхемах К555ИЕ7 (SN74LS193) с коэффициентом счёта Ксч=31∙3=93.
Микросхема К555ИЕ7(SN74LS193) представляет собой четырёхразрядный двоичный счётчик (рисунок 5.1).
а) б)
Рисунок 5.1 – Условное обозначение микросхемы К555ИЕ7 (а) и SN74LS193 (б)
Выводы 15, 1, 10, 9 предназначены для предварительной установки счётчика при нулевом уровне сигнала на входе 11. Высокий уровень напряжения на входе 11 (+5В) исключает предварительную установку. Вход 5 используется для прямого счёта, а вход 4– для обратного. Сброс счётчика осуществляется при подачи высокого уровня напряжения на вход 14. Для увеличения разрядности счётчика используется выход 12 (≥15).
Одна микросхема может иметь максимальный коэффициент счёта, равный 16. Две последовательно соединённые микросхемы дадут коэффициент счёта, равный 256. Так как заданный коэффициент счёта Ксч=31∙3=93, то для построения счетчика-делителя с заданным коэффициентом счёта достаточно двух микросхем. Определим двоичный код заданного коэффициента счёта:
=128∙0+64∙1+32∙0+16∙1+8∙1+4∙1+2∙0+1∙1.
При поступлении 93-го импульса на вход микросхемы DD1 на выходах Qi микросхем DD1 и DD2 установятся следующие логические сигналы:
DD2: Q3Q2QlQO; DD1: Q3 Q2QlQO .
0101 1101
Так как сброс счётчиков в исходное (нулевое) состояние осуществляется сигналом высокого уровня, подаваемым на входы 14, то, объединив с помощью логического элемента 8И-НЕ (DD3) выходы Qiсчетчиков, на которых появятся логические единицы при поступлении на вход 93-го импульса, подадим результирующий сигнал с выхода DD3, предварительно проинвертировав его с помощью логического элемента 3И-НЕ DD4 на входы 14 микросхем DD1 и DD2.
В качестве DD3 можно использовать микросхему К555ЛА2 (74LS30D), в которой содержится один логический элемент 8И-НЕ;в качестве DD4 – микросхему К555ЛА4 (74LS10D), в которой содержится два логических элемента ЗИ-НЕ.
Модель разработанной схемы счётчика в среде Multisim (файл «Двоичный счётчик.ms11») приведена на рисунке 5.2. Данная схема осуществляет подсчёт 93-х импульсов и отображение их двоичного кода. С приходом 93-го импульса выходы счётчиков обнуляются и счёт возобновляется.
Рисунок 5.2–Модель двоичного счётчика с коэфициентом счёта Ксч=93
Задача 2. Разработка двоично-десятичного счётчика.
Разработать двоично-десятичный счётчик на микросхемах (К555ИЕ6 (SN74LS192) – группа №1; К555ИЕ9 (SN74LS160) – группа №2; К555ИЕ2 (SN74LS90) – группа №3; К555ИЕ20 (SN74LS390) – группа №4) с коэффициентом счёта, равным n∙3 (n – номер варианта). Описать работу схемы. Осуществить моделирование её работы.
Пример решения задачи 2. Вариант 31
Необходимо реализовать двоично-десятичный счётчик на микросхемах К555ИЕ6 (SN74LS1932 с коэффициентом счёта Ксч=31∙3=93.
Микросхема К555ИЕ6 (SN74LS192) по назначению выводов аналогична микросхеме К555ИЕ7 (SN74LS193) (рисунок 5.1). Однако подсчёт числа импульсов осуществляет в двоично-десятичном коде.
Одна микросхема может иметь максимальный коэффициент счёта, равный 10. Две последовательно соединённые микросхемы дадут коэффициент счёта, равный 100. Так как заданный коэффициент счёта Ксч=31∙3=93, то для построения счетчика-делителя с заданным коэффициентом счёта достаточно двух микросхем. Определим двоично-десятичный код заданного коэффициента счёта. При этом каждый из разрядов десятичного числа представляется двоичным кодом из четырёх разрядов:
=8∙1+4∙0+2∙0+1∙1;
=8∙0+4∙0+2∙1+1∙1.
При поступлении 93-го импульса на вход микросхемы DD1 на выходах Qi микросхем DD1 и DD2 установятся следующие логические сигналы:
DD2: Q3Q2QlQO; DD1: Q3 Q2QlQO.
1001 0011
Так как сброс счётчиков в исходное (нулевое) состояние осуществляется сигналом высокого уровня, подаваемым на входы 14, то, объединив с помощью логического элемента 8И-НЕ (DD3) выходы Qi счетчиков, на которых появятся логические единицы при поступлении на вход 93-го импульса, подадим результирующий сигнал с выхода DD3, предварительно проинвертировав его с помощью логического элемента 3И-НЕ DD4 на входы 14 микросхем DD1 и DD2.
В качестве DD3 можно использовать микросхему К555ЛА2 (74LS30D), в которой содержится один логический элемент 8И-НЕ;в качестве DD4 –микросхему К555ЛА4 (74LS10D), в которой содержится два логических элемента ЗИ-НЕ.
Модель разработанной схемы счётчика в среде Multisim (файл «Двоично-десятичный счётчик.ms11») приведена на рисунке 5.3. Данная схема осуществляет подсчёт 93-х импульсов и отображение их двоично-десятичного кода. С приходом 93-го импульса выходы счётчиков обнуляются и счёт возобновляется.
Для отображения двоично-десятичного кода воспользуемся семисегментными индикаторами DCD_HEX.
Рисунок 5.3 – Модель двоично-десятичного счётчика с коэффициентом счёта Ксч=93