Цель работы: Ознакомиться с принципами работы мультивибратора на логических элементах, делителя частоты на D-триггерах, счетчика-дешифратора, клавиатуры сканирующего типа.
Приборы и принадлежности: Учебная установка УМ-11М, стенд ТОЭ, элементы из набора стенда ТОЭ.
Задание 1. Ответьте на вопросы
1. Начертите схему мультивибратора на логических элементах, поясните принцип его работы. От каких параметров схемы зависит частота генерируемых колебаний?
2. Начертите схему делителя частоты на D-триггерах и поясните принцип его работы.
3. Что такое счетчик-дешифратор и для каких целей он используется?
4. По каким принципам работает клавиатура сканирующего типа? Какие преимущества дает использование сканирующей клавиатуры вместо шифратора?
Задание 2. Генератор на логических элементах
Соберите схему генератора на логических элементах (рис. 1).
Рис. 1.
В качестве логических элементов используйте элементы на стенде УМ-11М, резисторы и конденсатор используйте из набора стенда ТОЭ, устанавливайте и соединяйте их на наборной панели. В качестве вольтметра V1 используйте соответствующий коннектор стенда ТОЭ. Для соединения участков схемы, собранной на стенде УМ-11М c элементами стенда ТОЭ используйте специализированные проводники и гнезда стенда УМ-11М. Покажите собранную схему преподавателю.
Включите питание стенда УМ-11М, запустите приложение «ВП ТОЭ» на рабочем столе, выберите в меню главного окна ВП ТОЭ Приборы II и Виртуальный осциллограф. Убедитесь, что генератор вырабатывает прямоугольные импульсы, частота следования которых зависит от положения ручки переменного резистора 1 кОм. Зарисуйте или сфотографируйте полученные колебания на экране осциллографа. Определите их частоту по приборам II. Приложите фото к отчету.
Не разбирайте схему генератора!
Задание 3. Делитель частоты
Соберите схему (рис. 2) многоуровневого делителя частоты на D-триггерах. Данная схема представляет собой 4х разрядный счетчик импульсов, изученный на прошлой работе.
Рис. 2.
Подайте на вход делителя сигнал с генератора, собранного в предыдущем задании. Используя вольтметр V1 коннектора стенда ТОЭ, получите и сохраните осциллограммы на входе делителя частоты и в точках 1, 2, 3, 4 схемы. Измерьте частоту колебаний в каждой из этих точек. Убедитесь, что данная схема действительно работает как делитель частоты. Данные занесите в таблицу 1.
Таблица 1
| Точка измерения | вход | ||||
| F, Гц | 553,6 |
Измените ёмкость конденсатора 0,47 мкФ в генераторе на 10 мкФ, установите минимальную частоту колебаний переменным резистором 1 кОм. Визуально пронаблюдайте изменение частоты мигания светодиодов на прямых
Вход:
1 точка:
2 точка:
3 точка:
4 точка:
_
выходах D-триггеров.
Отключите генератор от делителя, но не разбирайте схемы!
Задание 4. Счетчик-дешифратор
Соберите схему счетчика-дешифратора на стенде УМ-11М с ручным запуском от генератора одиночных импульсов (рис. 3).
Рис. 3
В качестве счетчика используйте два разряда делителя частоты из предыдущего задания. В качестве дешифратора используйте двухразрядный дешифратор с инверсными выходами.
Подавая на вход схемы одиночные импульсы, пронаблюдайте за работой счетчика-дешифратора. Заполните таблицу 2.
Таблица 2
| № импульса | Входы дешифратора | Выходы дешифратора | ||||
Подключите на вход счетчика дешифратора вместо генератора одиночных импульсов схему генератора из первого задания. Также переключите входы дешифратора 1 и 2 к выводам 3 и 4 счетчика. Вращением ручки переменного резистора 1 кОм установите минимальную частоту следования импульсов. Пронаблюдайте за работой схемы. Объясните принцип ее работы, в каких устройствах можно использовать данную схему?
Данную схему можно использовать при разработке электронных часов, различных светодиодных индикаторов.
Разберите собранные ранее схемы.
При изменении частоты к min значению импульсы изменяются последовательно.
Задание 5. Модель клавиатуры сканирующего типа
Соберите упрощенную схему 4-х клавишной клавиатуры сканирующего типа (рис. 4).
Рис. 4.
В качестве клавиш К1 – К4 используйте перемычки из набора стенда ТОЭ. Схему клавиатуры соберите на наборной панели стенда ТОЭ.
Покажите схему преподавателю. Проверьте работоспособность схемы. Данная схема должна выдавать код нажатой клавиши на выводах Q1 и Q2 сразу после ее нажатия (при этом должен появиться сигнал высокого уровня «готов»). Для возможности повторного нажатия необходимо нажать на кнопку «сброс».
Заполните таблицу 3. * Наличие или отсутствие синхроимпульсов на входе счетчика (3-й столбец таблицы) проверяется с помощью виртуального осциллографа ВП ТОЭ, подключаемого к контрольной точке Имп.
Таблица 3
| № нажатой клавиши | Сигнал Готов (0/1) | Синхро импульсы (+/-) | Код клавиши | |
| Q2 | Q1 | |||
| Не нажаты | - | |||
| + | ||||
| + | ||||
| + | ||||
| + |
Объясните принцип работы исследованной схемы.
Если кратко,то после сканирования клавиш информация подается на счетчик, формирующий двоичный код каждой клавиши. По сигналу готовности на выходе триггера,запоминающего информацию о состоянии нажатия каждой клавиши, можно считать код клавиши.
Сформулируйте выводы по работе.
В данной лабораторной работе мы исследовали работу практических схем на цифровых интегральных схемах.Первой схемой был мультивибратор,собранный на логических элементах. Убедились в правильности работы генератора импульсов с помощью осциллографа: генератор выдавал прямоугольные импульсы, частота следования которых зависит от вращения ручки переменного резистора. Также определили их частоту. Затем,не разбирая cхему мультивибратора,собрали схему делителя частоты на D-триггерах. Получили осциллограммы на входе и в 4 точках и измерили их частоту. Таким образом,мы получили простейший делитель частоты импульсов с помощью четверых,последовательно соединенных, D-триггеров. Также собрали клавиатуру сканирующего типа с 4 клавишами,в роли которых использовались перемычки. С помощью осциллографа проверили наличие синхроимпульсов на входе счетчика.