UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elekronik Digialeknik Lars Wållberg/Håkan Joëlson 2001-02-28 v 3.1 ELEKTRONIK Digialeknik Laboraion D158 Sekvenskresar Namn: Daum: Eposadr: Kurs: Sudieprogram: Innehåll Sidan 1. SR-låskres 1 2. D-låskres 2 3. D-vippa 74HC74 3 4. Säll och hållider 4 5. JK-vippan 74HC76 5 6. JK-vippa som D-vippa 6 7. JK-vippa som T-vippa 7 8. Asynkron räknare 8 9. Dekad-räknare 9 10. Ringräknare 10 11. Konsrukion av sekvensnä 11
1 Uppgif 1 SR-låskres (lach) Figuren nedan visar principschema för en SR-låskres. 1 Kompleera schema så a du får e fullsändig kopplingsschema och koppla sedan upp kresen. S 1 R 1 _ 2 Mä av och fyll i abellen i exak den ordning som är angiven. Sudera hur själva ordningsföljden hos insignalerna påverkar usignalerna. S R 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 _ 3 Alla rader i abellen med S = R = 0 skall ine vara lika om S och R har ändras enlig abellen. Vad är de som besämmer illsånde hos och när S = R = 0? 4 S = R = 1 brukar ibland kallas "förbjude illsånd". Varför? (Bäre vore kanske a kalla de "irreguljär illsånd".) 5 Sammansäll SR-låskresens egenskaper genom a göra en sanningsabell för de fyra kombinaioner på S och R som kan förekomma.
2 Uppgif 2 Grindad D-låskres Genom a konsruera om låskresen i föregående uppgif någo, kan man få en D-låskres. Figuren nedan visar principschema för en klockad (grindad) D-låskres. 1 Ria in kres- och bennummer, koppla upp kresen och mä upp idsdiagramme. Lägg särskil märke ill om omslagen sker på klockpulsens fram- eller bakkan. D 1 _ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D 2 Beskriv uifrån idsdiagramme vad de är som umärker D- låskresen. 3 Ria en lämplig symbol för låskresen. 4 Undersök vad som händer om man ändrar D-signalen när klockan är hög.
3 Uppgif 3 Posiiv flankrigga D-vippa 74HC74 I denna uppgif skall du sudera D-vippan (D-ype flip-flop) 74HC74. 1 Ria e kopplingsschema för en D-vippa 74HC74 och koppla sedan upp den. 2 Nollsäll vippan med hjälp av RESET-ingången. Beskriv hur du gör. 3 Tag upp idsdiagramme. Ugå från a = 0 då = 0. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D 4 Vad händer om man ändrar D-signalen när klockan är hög. Jämför med D-vippan i uppgif 2. 5 Gör följande: * Nollsäll vippan * Säll D = 1 * Lägg klockan hög och lå den ligga kvar där * Akivera RESET-ingången. Vad händer? Jämför med fråga 4. Vilka slusaser drar du?
4 Uppgif 4 Säll- och hållider för 74HC74 För flankriggade vippor av 74HC74:s yp måse insignalerna uppfylla vissa idskrav för a de skall fungera och bl a gäller a: * Signalen på D-ingången måse ha nå en sabiliserad nivå en viss id innan klocksignalen går hög. (74HC74 är en posiiv flankriggad vippa). Denna minsa id kallas sällid (Se Up Time). * En kor sund efer de a vippan har riggas på klockpulsens posiiva flank isoleras D-ingången från vippan. Under denna kora id får D-signalen ine ändras. Denna id kallas hållid (Hold Time). * Klockpulsen måse ha en minsa pulsbredd (Clock Pulse Widh) 1 Koppla upp vippan enlig principschema i figur 1. Nollsäll vippan med hjälp av RESET och maa därefer in e anal pulser. Händer någoning? Försök förklara. 2 Lägg in en idsfördröjning för klockpulsen enlig figur 2. Nollsäll vippan med RESET och maa åer in e anal pulser. Om resulae blir desamma som enlig figur 1, koppla in flera AND-grindar. a) Vilken Se Up Time måse 74HC74 mins ha enlig daaboken? b) Vilken Se Up Time har du i din uppkoppling? 3 Koppla sluligen upp enlig figur 3. Skicka in e anal klockpulser. a) Vilken Hold Time kräver 74HC74 enl daahandboken? b) Vilken Hold Time har du i din uppkoppling? c) Varför får man omslag för varje klockpuls? d) Vilken yp av vippa mosvarar uppkopplingen i figur 3? D D D _ FIG,1 FIG.2 FIG.3
5 Uppgif 5 JK-vippan 74HC76 Den vanligase ypen av vippa är JK-vippan. En av anledningarna ill dea är a man genom a koppla en JK-vippa på lämplig sä kan få den a också fungera som SR-vippa, D-vippa eller T-vippa. 1 Använd en 74HC76 och koppla den så a den fungerar som en JK-vippa. Ria e fullsändig kopplingsschema och koppla upp kresen. 2 Nollsäll vippan med RESET och ag sedan upp idsdiagramme. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 J K 3 Översä idsdiagramme ill en sanningsabell. 4 Slår om på klockpulsens fram- eller bakkan? Hur markeras dea i symbolen?
6 Uppgif 6 JK -vippan 74HC76 kopplad som D-vippa. I denna uppgif ska du undersöka JK-vippan kopplad som D- vippa. 1 Ria e fullsändig kopplingsschema för en JK-vippan 74HC76, kopplad som D-vippa. 2 Koppla upp och mä upp idsdiagramme. Vid = 0 skall vara = 0. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D 74HC76 74HC74 3 Ria även av diagramme för D-vippan 74HC74 som du og upp i uppgif 3. D-signalen ser likadan u i de vå uppgiferna. 4 Jämför och sammanfaa vad som umärker de vå varianerna. Sudera speciell vad som händer om D-signalen ändras när klockan är hög respkive låg. Vilka slusaser drar du?
7 Uppgif 7 JK-vippan 74HC76 kopplad som T-vippa I denna uppgif skall du sudera vad som umärker en T-vippa. ("T" sår för Toggle.) 1 Ria e kopplingsschema för en 74HC76 kopplad som T-vippa. 2 Koppla upp kresen, konrollera funkionen och redovisa resulae i form av en sanningsabell.
8 Uppgif 8 Asynkron 4-räknare I 74-serien finns de e fleral olika varianer av JK-vippor. Anledningen ill dea är a JK-vippan är e så flexibel byggelemen. Föruom a en JK-vippa enkel kan kopplas så a den fungerar som D-vippa, T-vippa, RS-vippa ec. kan man även med JK-vippor bygga upp ex regiser och räknare av olika slag. I denna uppgif skall du konsruera en asynkron 4-räknare med hjälp av JK-vippor 74HC76. 1 Ria e fullsändig kopplingsschema för en asynkron 4-räknare (Divide-by-4-couner eller 2-bi ripple couner). Räknaren skall vara en upp-räknare. Nollsällning av räknaren skall kunna göras när som hels. 2 Koppla upp räknaren, nollsäll den och ag upp idsdiagramme. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A B 3 Varför kallas räknaren för en asynkron rippel-räknare? 4 Hur skall man på e enkel sä koppla om kresen så a man får en ned-räknare. Konrollera a de fungerar.
9 Uppgif 9 Dekad-räknare 74HC393 är i grundversionen en 4-biars rippelräknare. Genom a unyja Rese-ingångarna (Clear-ingångarna) på olika sä - evenuell illsammans med yre grindnä - kan man konsruera andra yper av räknare. 1 Konsruera en dekad-räknare med hjälp av kresen 74HC393. Behöver du flera kresar får du välja dessa på lämplig sä. Ria fullsändig kopplingsschema. Koppla upp kresen och mä upp sanningsabellen. Ck d c b a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 Hur skall kopplingen ändras om man vill ha en 7-räknare? Konrollera a de fungerar.
10 Uppgif 10 Analys av sekvensnä Ofa gör man en synes av en logisk funkion (som i näsa uppgif). Uifrån en eoreisk-logisk modell skapar man en prakisk konkre konsrukion. Ibland behöver man göra en analys, dvs gå andra vägen. Man har en prakisk koppling eller e kresschema och behöver a reda på hur den fungerar. I denna uppgif ska du analysera följande koppling eoreisk och prakisk. A B I DA =1 D1 =1 A C1 DB D1 C1 B CLK 1 Redovisa alla beräkningar och resonemang (funkionsuryck, abeller, diagram o.dyl.) som behövs för a ge en komple eoreisk-logisk beskrivning av hur näe fungerar. Redovisa med e illsåndsdiagram som är fullsändig med avseende på insignalen. 2. Välj mellan a koppla upp näe eller simulera de för a för egen del undersöka om funkionen sämmer med den eoreiska modellen du kom fram ill. Om du simulerar, inkludera simuleringsresulae i din skrifliga laboraionsredovisning.
11 Uppgif 11 Konsrukion av synkron sekvensnä Konsruera e synkron sekvensnä enlig nedansående verbala specifikaion med illhörande illsåndsdiagram. Specifikaion Kresen skall vara en reversibel fyraräknare. (0,1,2,3,0,1,2,...) Insignaler skall finnas för syrning av kresen a räkna upp, ned eller a sanna. Usignalerna skall ange räknemod sam i läge "sanna kvar" visa saus (värde) på räknaren. Tänk på a de kan vara bra a ge den fjärde "ej unyjade" insignalen en funkion! (Tänk efer: är de renav nödvändig a göra de?) Tillsåndsdiagram Redovisning Skriflig a) Fullsändig lösning och konsrukionsmeod. b) Fullsändig kopplingsschema.