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. UCY 7490 2. UCY 7493 3. UCY 74163 4. UCY 74193 5. 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 Uwaga! 1. Sprawozdanie z ćwiczenia powinno być wykonane w formie elektronicznej i złożone jako plik (najchętniej w PDF) do rozpoczęcia następnych ćwiczeń.