ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι Ι.Μ. ΚΟΝΤΟΛΕΩΝ S k k k S k k k 00

2 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι ΑΣΚΗΣΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΜΕ ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ Ψηφιακά Κυκλώµατα, κεφ., Παρ.-5, κεφ. 4, Παρ. 4-, κεφ., Παρ. - ως -0. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΕΚΤΕΛΕΣΗ. Να συνδεσµολογηθεί το κύκλωµα του Σχ.- και να ληφθεί πειραµατικά ο πίνακας αλήθειας. A B Y 0 Ω Σχ. - Ó K A. Με τη χρησιµοποίηση πυλών NAND να υλοποιηθεί πειραµατικά διάταξη τριών εισόδων Α,Β, και που, ανάλογα µε τις τιµές της εισόδου, η έξοδός της, Υ, να παρέχει τις συναρτήσεις EXNO και NO, ως προς τις εισόδους Α και Β, σύµφωνα µε τον παρακάτω πίνακα: A Y=f(A, B) B Y 0 NO EXNO LED Στη σχεδίαση να χρησιµοποιηθεί ο µικρότερος αριθµός ολοκληρωµένων κυκλωµάτων µε πύλες ΝΑΝD -εισόδων. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Το Σχ.- δείχνει τη διασταύρωση µιας λεωφόρου Λ µε ένα δευτερεύοντα δρόµο. Στις γραµµές Α,B,, D έχουν τοποθετηθεί ανιχνευτές οχηµάτων που δίνουν έξοδο 0, όταν δεν είναι κατειληµµένες για µήκος 50 µ (πριν τη διασταύρωση) και, όταν συµβαίνει το αντίθετο. Το σύστηµα ελέγχου της κυκλοφορίας λειτουργεί µε τον ακόλουθο τρόπο: Το φανάρι που επιτρέπει την κυκλοφορία στη λεωφόρο Λ γίνεται πράσινο και το φανάρι στο δρόµο γίνεται κόκκινο, όταν: α) Και οι δύο γραµµές και D είναι κατειληµµένες. β) εν υπάρχουν οχήµατα στις γραµµές Α, Β, και D ή γ). Μία τουλάχιστον από τις γραµµές, D είναι κατειληµµένη, αλλά οι γραµµές Α, Β δεν είναι και οι δύο κατειληµµένες. Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση το φανάρι που επιτρέπει την κυκλοφορία στη λεωφόρο Λ είναι κόκκινο και το φανάρι που επιτρέπει την κυκλοφορία στο δρόµο είναι πράσινο. A) Με βάση τη λογική του προβλήµατος να καταστρωθεί ο πίνακας αλήθειας και ο πίνακας Karnaugh. Nα σχεδιαστεί η ελάχιστη υλοποίηση του προβλήµατος.

3 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ B). Να επαληθευτεί η σωστή λειτουργία της ελάχιστης υλοποίησης µε προσοµοίωση στο πρόγραµµα SPIE. Λ D Β Α Σχ

4 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι 4 ΑΣΚΗΣΗ ΜΟΝΟΣΤΑΘΗΣ ΚΑΙ ΑΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥ ΟΝΗΤΗΣ ΜΕ ΤΟ ΧΡΟΝΟΚΥΚΛΩΜΑ. ΜΟΝΟΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥ ΟΝΗΤΗΣ ΜΕ ΤΟ ΧΡΟΝΟΚΥΚΛΩΜΑ Η γενική δοµή του χρονοκυκλώµατος φαίνεται στο Σχ. -. Το δυναµικό στον ακροδέκτη διέγερσης (), V TIG, συγκρίνεται (µε το συγκριτή ) µε ένα κατώτερο κατώφλι τάσης που είναι ίσο µε /. Οµοίως, η είσοδος κατωφλίου τάσης (), V T, συγκρίνεται (µε το συγκριτή ) µε ένα ανώτερο κατώφλι τάσης που είναι ίσο µε /. Οι έξοδοι των συγκριτών είναι LOW ή HIGH και οδηγούνται στις εισόδους S, ενός δισταθή πολυδονηττή (φλίπ-φλόπ, FF) που δίνει έξοδο,, η οποία εξαρτάται από την κατάσταση (0 ή ) των εισόδων( S, ) του και την προηγούµενη κατάσταση της εξόδου ( ) του, δηλαδή πριν να εφαρµοστούν οι νέες είσοδοι στους ακροδέκτες S, (µε S==0 η έξοδος του FF δε µεταβάλλεται, µε S=, =0 είναι =0 και µε S=0, = είναι =). Κατώφλι Τάσης Συγκριτής 5 KΩ V Τάση Ελέγχου 5 V T 5 KΩ ιέγερση Συγκριτής 5 KΩ V TIG Εκφόρτιση Τ S (Γη) r Flip-Flop Έξοδος Επαναφορά 4 Τ Σχ. - Όταν V TIG < /, τότε S=, =0 και έτσι, η έξοδος του χρονοκυκλώµατος γίνεται HIGH. Όταν η τάση κατωφλίου, V T, γίνει µεγαλύτερη από / τότε =0, = και η έξοδος του χρονοκυκλώµατος γίνεται LOW. Η αντίσταση στον ακροδέκτη εξόδου είναι περίπου 0 Ω και το µέγιστο ρεύµα εξόδου είναι περίπου 00mA. Ο ακροδέκτης της τάσης ελέγχου µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να µεταβάλλει την τάση διέγερσης και το κατώφλι τάσης. Συνήθως, µεταξύ του ακροδέκτη 5 και της γης συνδέεται ένας πυκνωτής 0.0µF, για να µειώνεται η επίδραση του θορύβου και της κυµάτωσης της τάσης τροφοδοσίας στο

5 5 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ κατώφλι τάσης. Στον ακροδέκτη εκφόρτισης συνδέεται εξωτερικά ένας πυκνωτής που χρησιµεύει στον καθορισµό της σταθεράς χρόνου του κυκλώµατος. Όταν η έξοδος του FF είναι LOW (η έξοδος του είναι HIGH), ο ακροδέκτης εκφόρτισης δεν επηρεάζει το φορτίο του πυκνωτή, ενώ όταν η έξοδος του FF είναι HIGH (η έξοδος του είναι LOW) ο πυκνωτής εκφορτίζεται. Εξάλλου, αν ο ακροδέκτης επαναφοράς (4) γειωθεί, τότε οι ακροδέκτες της εξόδου () και της εκφόρτισης () οδηγούνται σε LOW. Το ολοκληρωµένο µπορεί να λειτουργήσει µε τάσεις τροφοδοσίας από +4V ως + V, σαν µηεπαναδιεγειρόµενος (non-retriggerable) ή επαναδιεγειρόµενος (retriggerable) πολυδονητής. Στην πρώτη περίπτωση, όταν το κύκλωµα διεγερθεί δεν επαναδιεγείρεται στο διάστηµα που είναι διεγερµένο, ώστε να παρατείνει το χρονικό διάστηµα της διέγερσής του. Στον επαναδιεγειρόµενο πολυδονητή, µία διέγερση που προκαλείται στο διάστηµα που είναι διεγερµένος, ανανεώνει το χρόνο διέγερσης του. Η συνδεσµολογία του ολοκληρωµένου χρονοκυκλώµατος, σε διάταξη µη επαναδιεγειρόµενου και επαναδιεγειρόµενου µονοσταθή πολυδονητή, σχεδιάζεται στα Σχ.- και -. Όταν στον ακροδέκτη διέγερσης εφαρµοστεί ένας αρνητικός παλµός, τότε η έξοδος γίνεται υψηλή και ο ακροδέκτης εκφόρτισης () παύει να βραχυκυκλώνει τον πυκνωτή,. Τότε, ο πυκνωτής αρχίζει και φορτίζεται µέσω της αντίστασης. Όταν η τάση στα άκρα του πυκνωτή γίνει ίση µε /, η έξοδος γίνεται χαµηλή, ενώ ταυτόχρονα εκφορτίζεται ο πυκνωτής. Η χρονική διάρκεια του παλµού εξόδου είναι Τ = ln. x και δεν µπορεί να υπερβεί τα 5 min. 0 ιέγερση 0 ιέγερση µF µF Έξοδος 0 Έξοδος 0 Σχ. - Σχ. -. ΑΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥ ΟΝΗΤΗΣ ΜΕ ΤΟ ΧΡΟΝΟΚΥΚΛΩΜΑ Το κύκλωµα του Σχ. -4 δείχνει έναν ασταθή πολυδονητή µε το χρονοκύκλωµα. Ο πυκνωτής φορτίζεται µέσω των αντιστάσεων και από την τάση τροφοδοσίας. Καθώς ο πυκνωτής φορτίζεται, η έξοδος του είναι υψηλή ( 4.5V), µέχρι τη χρονική στιγµή που η τάση στα άκρα του πυκνωτή γίνει περίπου ίση µε /.V. Τότε, η έξοδος γίνεται περίπου µηδενική, ενώ ταυτόχρονα ο ακροδέκτης εκφόρτισης () εκφορτίζει τον πυκνωτή µέσω της αντίστασης. 4 Σχ. -4 Όταν, κατά την εκφόρτιση, η τάση του πυκνωτή γίνει ίση µε /, η έξοδος του εξαναγκάζεται (από το άκρο της διέγερσης) να γίνει υψηλή. Στη συνέχεια, ο παραπάνω κύκλος επαναλαµβάνεται. Έτσι, η έξοδος του είναι υψηλή κατά τη διάρκεια της φόρτισης του πυκνωτή

6 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι από τάση / σε τάση /. Ο χρόνος που η έξοδος είναι υψηλή, υπολογίζεται εύκολα από την εξίσωση φόρτισης του πυκνωτή και είναι t ON =.( ). Εξάλλου, ο χρόνος 0 + εκφόρτισης του πυκνωτή, από το δυναµικό / σε /, που αντιστοιχεί στο διάστηµα που η έξοδος του είναι χαµηλή είναι = 0.. t OFF. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Να συνδεσµολογηθεί ο ασταθής πολυδονητής του Σχ. -5 µε = = 0 kω και = 00 nf. Να τροφοδοτηθεί µε συνεχή τάση 5 V. Να χρησιµοποιηθεί το χρονοκύκλωµα ή το διπλό χρονοκύκλωµα 55.. Με τη βοήθεια του παλµογράφου να παρατηρηθεί και να σχεδιαστεί η κυµατοµορφή στην έξοδο (). Να µετρηθούν οι χρόνοι t ON και t OFF και να υπολογιστεί η συχνότητα της κυµατοµορφής εξόδου. Να συµπληρωθεί ο σχετικός πίνακας µετρήσεων. Να διακοπεί η τροφοδοσία και να προστεθεί δίοδος σε παράλληλη σύνδεση µε την αντίσταση. Η άνοδος της διόδου να είναι στον ακροδέκτη του χρονοκυκλώµατος. Να επαναληφθεί το προηγούµενο βήµα. V=5 V 4 0 Ω 5 00 nf 4 5 : Γή () : ιέγερση (Trigger) : Έξοδος 4: Επαναφορά (eset) 5: Τάση Ελέγχου (ontrol Voltage) : Κατώφλι (Threshold) : Εκφόρτιση (Discharge) : Τροφοδοσία Α Ν400 Κ Χονοκύκλωµα Dis Thr nt eset Out Trig Σχ. -5 Dis Thr nt eset Out Trig Χονοκύκλωµα 4. Να διακοπεί η τροφοδοσία και να αφαιρεθεί η δίοδος. Να συνδεθεί ποτενσιόµετρο των 0 kω στον ακροδέκτη της τάσης ελέγχου (5) του χρονοκυκλώµατος, σύµφωνα µε το Σχ. -. Να τροφοδοτηθεί εκ νέου το κύκλωµα. Να µεταβληθεί η συνεχής τάση ελέγχου από 0 ως 4V, σε

7 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ βήµατα του ενός βόλτ, και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές στην έξοδο (). (η ρύθµιση της τάσης να γίνεται µε τη βοήθεια του ψηφιακού πολύµετρου). Η έξοδος εµφανίζει διαµορφωµένη παλµοτάση µε τη θέση των παλµών να εξαρτάται από την τιµή της τάσης ελέγχου (Pulse Position Modulation, PPM). Σε κάθε περίπτωση να µετρούνται οι χρόνοι t ON και t OFF των παραγόµενων παλµών και να υπολογίζεται η συχνότητά τους. Να συµπληρωθούν οι σχετικές µετρήσεις. V=5 V V=5 V nf ~ V M Σχ. - Σχ Να αποσυνδεθεί η συνεχής τάση ελέγχου και σαν τάση ελέγχου να συνδεθεί η γεννήτρια σηµάτων, σύµφωνα µε το Σχ. -. Με ηµιτονοειδές σήµα πλάτους 5 V pp και συχνότητας 500 Hz να παρατηρηθούν οι κυµατοµορφές εισόδου (ακροδέκτης 5) και εξόδου (ακροδέκτης ). Να µετρηθούν οι χρόνοι t ON και t OFF των παραγόµενων παλµών στην έξοδο (ακροδέκτης ) και να υπολογιστεί η συχνότητά τους. Να επαναληφθεί η παραπάνω διαδικασία µε σήµα πλάτους 0 V pp και να συµπληρωθούν οι σχετικές µετρήσεις.. Να αποσυνδεθεί η γεννήτρια σηµάτων και να επαναφερθεί το κύκλωµα του ασταθή πολυδονητή στην αρχική του µορφή (Σχ. -5) µε = 0 nf.. ιατηρώντας τον ασταθή πολυδονητή, να συνδεσµολογηθεί ο µονοσταθής µηεπαναδιεγειρόµενος πολυδονητής του Σχ. -, µε =00 kω, = 00 nf. Να τροφοδοτηθεί και η νέα διάταξη µε συνεχή τάση 5 V. V ιέγερση 0 0 Ω Έξοδος 00 nf Σχ. -. Να συνδεθεί η έξοδος του ασταθή πολυδονητή (ακροδέκτης ) µε τη διέγερση (ακροδέκτης ) του µονοσταθή πολυδονητή.

8 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι. Με τη βοήθεια του παλµογράφου να παρατηρηθούν οι κυµατοµορφές στις εξόδους (ακροδέκτες ) του ασταθή και µονοσταθή πολυδονητή. Να σχεδιαστούν οι παραπάνω κυµατοµορφές και να µετρηθεί ο χρόνος διέγερσης του µονοσταθή πολυδονητή. 0. Να συνδεθεί η γεννήτρια σηµάτων στην τάση ελέγχου (ακροδέκτης 5) του µονοσταθή πολυδονητή, σύµφωνα µε το Σχ. -. Με ηµιτονοειδές σήµα πλάτους 5 V pp και συχνότητας khz, να παρατηρηθούν και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές στην διέγερση (ακροδέκτης ), στην τάση ελέγχου (ακροδέκτης 5) και στην έξοδο (ακροδέκτης ) του µονοσταθή πολυδονητή. Να µετρηθεί η περίοδος των παραπάνω κυµατοµορφών και να συµπληρωθούν οι σχετικές µετρήσεις (διαµόρφωση εύρους παλµού, Pulse Width Modulation, PWM). V= 5 V Έξοδος () Ασταθή Πολυδονητή 4 5 Έξοδος ~ Σχ. - ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Να σχολιαστούν τα πειραµατικά αποτελέσµατα δίνοντας σε συντοµία τις αναγκαίες εξηγήσεις.. Να προσοµοιωθεί µε το πρόγραµµα SPIE η λειτουργία του ασταθή πολυδονητή του Σχ.-5, µε = =0 kω και =00 nf, δίνοντας τα αναγκαία αποτελέσµατα και γραφικές παραστάσεις.. Να προσοµοιωθεί µε το πρόγραµµα SPIE η λειτουργία του µονοσταθή πολυδονητή του Σχ.-, µε = µf και =00 kω, δίνοντας τα αναγκαία αποτελέσµατα και γραφικές παραστάσεις.

9 ΕΠΩΝΥΜΟ : ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΟΝΟΜΑ : ΑΕΜ : Ηµερ/νία : Οµάδα : Βήµατα & : Βήµα Βήµα t ON = t ON = f OFF = f OFF = T= T= f = f = Βήµα 4: Τάση Ελέγχου: V Τάση Ελέγχου: V t ON = t ON = f OFF = f OFF = T= T= f = f = Τάση Ελέγχου: V Τάση Ελέγχου: 4 V

10 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι 0 t ON = t ON = f OFF = f OFF = T= T= f = f = Βήµα 5: V M = 5 V pp, f=500 Hz V M = 0 V pp, f=500 Hz t ON = t ON = f OFF = f OFF = T= T= f = f = Βήµα : Έξοδος Ασταθή Πολυδονητή Έξοδος Μονοσταθή Πολυδονητή ιάρκεια παλµού µονοσταθή πολυδονητή: T =

11 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ Βήµα 0 Κυµατοµορφή διέγερσης Περίοδος = Συχνότητα = Κυµατοµορφή τάσης ελέγχου Περίοδος = Συχνότητα = Κυµατοµορφή εξόδου Περίοδος = Συχνότητα =

12 ΑΣΚΗΣΗ FLIP-FLOPS ΚΑΙ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΕΡΓΑΣΙΑ Λειτουργία Flip-Flop JK και Master-Slave, πίνακας αλήθειας, πίνακας διέγερσης, λειτουργία preset και clear, ασύγχρονοι απαριθµητές. Ψηφιακά Κυκλώµατα, κεφάλαιο 5 (σελ. ), κεφάλαιο (σελ. 0), κεφάλαιο (σελ. 0).. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Να συναρµολογηθεί το κύκλωµα του µονοσταθή επαναδιεγειρόµενου πολυδονητή του Σχ.- συνδέοντας στην είσοδό του Α το διακόπτη στιγµιαίας επαφής (τύπου OFF-ON). Να τροφοδοτηθεί η διάταξη µε συνεχή τάση 5 V. Πιέζοντας το διακόπτη, µε τη βοήθεια του LED να παρατηρηθεί ο παλµός εξόδου µε = 4 µf και = 40 µf (η διάρκεια του παλµού είναι 0.). Να σχολιαστούν α) η χρησιµότητα της διάταξης και β) οι σχετικές δυνατότητες των ολοκληρωµένων και 4. ιακόπτης στιγµιαίας επαφής 0 Ω A 4 / EXT = kω 0 Ω 4 4 EXT =4 µf Έξοδος A A B B G N D / EXT EXT INT Σχ. -. Να αναγνωριστούν οι ακροδέκτες του Flip-Flop 4 (διπλό Master-Slave JK FF, αρνητικής διέγερσης, µε Preset και lear). Γειτονικά προς την ήδη υπάρχουσα διάταξη, να συνδεσµολογηθεί

13 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ ο απαριθµητής κυµάτωσης των 4-bits του Σχ. -. Να συνδεθεί η έξοδος του µονοσταθή πολυδονητή (ακροδέκτης του 4) µε το ρολόϊ (clock) του FF0 (ακροδέκτης του 4). Η χωρητικότητα του πυκνωτή του µονοσταθή πολυδονητή επαναφέρεται στην τιµή των 4 µf. Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής, µε τη βοήθεια των LEDs (στις εξόδους των FF) να διαπιστωθεί η λειτουργία του απαριθµητή σαν διαδυκού απαριθµητή (binary up-count counter). Έξοδος 4 U () U () J Pr J Pr J Pr J Pr FF0 FF FF FF k / k / k / k/ K r K r K r K r HIGH (5 V) k Pr r J K K 0 Ω 0 Ω 0 Ω 0 0 Ω k Pr r 0 J Σχ. -. Σύνδέοντας µία πύλη NAND (από το ολοκληρωµένο 400), να τροποποιηθεί ο δυαδικός απαριθµητής σύµφωνα µε το Σχ. -. Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής να διαπιστωθεί η λειτουργία του απαριθµητή σαν δεκαδικού απαριθµητή (decade up-count counter). Έξοδος 4 U () U () HIGH (5 V) J Pr J Pr J Pr J Pr FF0 FF FF FF k / k / k / k/ K r K r K r K r / Ω 0 Ω 0 Ω 0 Ω Σχ Να συνδεσµολογηθεί ο ολοκληρωµένος ασύγχρονος δυαδικός απαριθµητής (4-bits) 4 ώστε να λειτουργεί σαν δεκαδικός απαριθµητής, σύµφωνα µε το Σχ. -4. Να συνδεθεί η έξοδος του µονοσταθή (4) µε το ρολοϊ του FFA (ακροδέκτης 4). Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας

14 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι 4 επαφής να διαπιστωθεί η λειτουργία του ολοκληρωµένου απαριθµητή σαν δεκαδικού απαριθµητή (decade up-count counter). D Α B V I A 4 A D B 4 0 FFA FFB FF FFD 4 5 I B V Σχ. -4 ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 5. Να προσοµοιωθεί µε το πρόγραµµα SPIE η λειτουργία του δεκαδικού απαριθµητή του βήµατος και να δοθούν τα σχετικά αποτελέσµατα. Να επαναληφθεί η προσοµοίωση για απαριθµητή Mod-4 µε µέτρηση προς τα κάτω (down counter). Να συνδεσµολογηθεί ο απαριθµητής 4 σαν απαριθµητής Mod-4 (up counter).. Με τη χρησιµοποίηση δύο απαριθµητών 4 να σχεδιαστεί απαριθµητής Mod-0 (up-counter).

15 ΑΣΚΗΣΗ 4 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ ΚΩ ΙΚΟΠΟΙΗΤΗΣ BD ΣΕ LED -ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ 4. ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΠΡΟΕΡΓΑΣΙΑ Σύγχρονοι απαριθµητές, κωδικοποιητές, πολυπλέκτες Ψηφιακά Κυκλώµατα, κεφάλαιο (σελ. 4), κεφάλαιο (σελ. 0), κεφάλαιο 0 (σελ. ). 4. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Να συναρµολογηθεί το κύκλωµα του µονοσταθή µη επαναδιεγειρόµενου πολυδονητή του Σχ.4- συνδέοντας στη διέγερσή (ακροδέκτης ) το διακόπτη στιγµιαίας επαφής (τύπου OFF-ON). Να τροφοδοτηθεί η διάταξη µε συνεχή τάση 5 V. Πιέζοντας το διακόπτη, µε τη βοήθεια του LED να παρατηρηθεί ο παλµός εξόδου. + 5V 0 Ω Σχ Έξοδος 0 Ω 00 kω 00 nf 4 5 : Γή () : ιέγερση (Trigger) : Έξοδος 4: Επαναφορά (eset) 5: Τάση ελέγχου (ontrol Voltage) : Κατώφλι (Threshold) : Εκφόρτιση (Discharge) : Τροφοδοσία. Να συνδεσµολογηθεί ο ολοκληρωµένος σύγχρονος δυαδικός απαριθµητής (4-bits) 4 σύµφωνα µε το Σχ.4-. Να συνδεθεί η έξοδος του µονοσταθή πολυδονητή (ακροδέκτης του ) µε το ρολοϊ k-up (ακροδέκτης 5) του απαριθµητή. Να συνδεθούν LEDs στις εξόδους A, B,, και D (µε εν σειρά αντιστάσεις των 0 Ω). Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής να διαπιστωθεί η λειτουργία του ολοκληρωµένου απαριθµητή σαν δυαδικού απαριθµητή µε µέτρηση προς τα άνω. +5 V M B Σχ. 4-4 A 4 +5 V k-up Έξοδος 0 D PB B A k-down k-up D 5 4 P A M 4 Borrow 4 5 arry 0 Load P P D

16 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι. Να συνδεθεί η έξοδος του µονοσταθή πολυδονητή (ακροδέκτης του ) µε το ρολοϊ k-down (ακροδέκτης 4) του απαριθµητή και ο ακροδέκτης k-up µε το δυναµικό (HIGH). Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής να διαπιστωθεί η λειτουργία του ολοκληρωµένου απαριθµητή σαν δυαδικού απαριθµητή µε µέτρηση προς τα κάτω. 4. Να επαναφερθεί ο απαριθµητής στη λειτουργία µέτρησης προς τα άνω. Πλησίον του, να συνδεσµολογηθεί ο ολοκληρωµένος διπλός πολυπλέκτης (4:) 45, προκειµένου να χρησιµοποιηθεί για τη µετατροπή του δυαδικού απαριθµητή σε δεκαδικό, σύµφωνα µε το Σχ. 4- (η µετατροπή αυτή µπορεί να γίνει απλούστερα, αλλά για το σκοπό της άσκησης χρησιµοποιείται ο πολυπλέκτης 45). Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής να διαπιστωθεί η λειτουργία του απαριθµητή σαν δεκαδικού απαριθµητή. +5 V 5 4 M So B k-up D 4 5 Go S A A A Ao Yo Έξοδος 4 G S 0 B B B B 0 Y Σχ G 0 S A A A A 0 Y 0 5. Στην ήδη υπάρχουσα διάταξη (µονοσταθής πολυδονητής που διεγείρει το ρολοϊ του δεκαδικού απαριθµητή) να προστεθεί ο ολοκληρωµένος αποκωδικοποιητής 44 (ή 44) προκειµένου οι έξοδοι του απαριθµητή ( A, B,, D ) να οδηγηθούν σε επταψήφιο Led (κοινής ανόδου), σύµφωνα µε το Σχ. 4-4 (µε εν σειρά αντιστάσεις των 0 Ω). Σε περίπτωση που το Led είναι κοινής καθόδου, να χρησιµοποιηθεί ο κωδικοποιητής 44. Πιέζοντας το διακόπτη στιγµιαίας επαφής να επιβεβαιωθεί η ορθή λειτουργία της διάταξης.

17 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι: vergina.eng.auth.gr/kontoleon/ +5 V a f e Αντιστάσεις των 0 Ω b c g d Αποκωδικοποιητής (44 ή 44) * D B A Έξοδος k-up 5 εκαδικός Μετρητής * Για LED κοινής καθόδου να χρησιµοποιηθεί ο αποκωδικοποιητής 44 _ V f g a b c d e / 44 _ 4 5 B T BI/BO BI D A f g a b c d e B T BI/BO BI D A Σχ. 4-4 ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Να εξηγηθεί ο τρόπος µετατροπής του δυαδικού απαριθµητή 4 σε δεκαδικό µε τον πολυπλέκτη 45. Να εξηγηθεί πώς θα µπορούσε να γίνει αυτή η µετατροπή χωρίς τη χρησιµοποίηση πολυπλέκτη.. Με τη χρησιµοποίηση του ολοκληρωµένου 4 να σχεδιαστεί απαριθµητής Mod-5 µε απαρίθµηση προς τα κάτω (down counter), χωρίς να χρησιµοποιηθούν επιπλέον πύλες.. Να σχεδιαστεί σύγχρονος απαριθµητής Mod- µε Flip-Flop JK, αρνητικής διέγερσης και να προσοµοιωθεί η λειτουργία του µε το πρόγραµµα SPIE. Να δοθούν τα σχετικά αποτελέσµατα για την επιβεβαίωση της ορθής του λειτουργίας.