Counter Circuit

実験課題：計数同期回路（全２回）

実験課題「計数同期回路」の実験手順について書かれています。
以下の課題を行い、実験方法、真理値表、回路図および実験結果を具体的に報 告せよ。

注意

回路の動作はLEDの点灯/消灯として記録し、真理値表または動作表と比較す ること。

実験１

７４ＬＳ１１２（ネガティブエッジトリガＪＫ−ＦＦ）のＦＦ２を使用してＴ −ＦＦを作製し、その動作を確認せよ。

実験２

７４ＬＳ２９３（２進×８進バイナリカウンタ、教科書p.196参照）を使用し て１６進カウンタを作製し、その動作を確認せよ。

実験３

実験２の１６進カウンタに、前回の実験で作製したチャタリング防止回路の出 力を使用せず、トグルスイッチのオンオフパルスを直接入力しチャタリング現 象を確認せよ（チャタリング防止回路のＰＲ（またはＣＬＲ）端子が、チャタ リングのある信号として使用可能）。

実験４

実験２で作製した１６進カウンタを１２進カウンタに変更せよ。その上で、ファ ンクションジェネレータから１ＨｚのＴＴＬレベルの方形波を入力し、１２秒 経過したらＬＥＤが点灯する回路を作製せよ。

実験５

７４ＬＳ１６３を２個使用して６０進カウンタを作製せよ。その出力を、７４ ＬＳ２４８を２個、ＴＬＲ３２０を１個使用して、入力パルス数を数字表示 （００〜５９）させよ。ＬＳ１６３、ＬＳ２４８、ＴＬＲ３２０の使い方につ いては付録を参照。

2001年度からは実験４と５の内容は以下のとおりとする。

実験４
（いままでの実験５）
７４ＬＳ１６３を２個使用して同期式６０進カウンタを作製せよ。その出力を、７４ ＬＳ２４８を２個、ＴＬＲ３２０を１個使用して、入力パルス数を数字表示 （００〜５９）させよ。ＬＳ１６３、ＬＳ２４８、ＴＬＲ３２０の使い方につ いては付録を参照。
実験５
実験４と同様にして、同期式１２進カウンタを作成せよ。 （2001年度は移行措置として非同期式カウンタでもOKとするが、 同期式なら実験７で回路を再利用できる）

実験６

実験５（2001年度は実験４）で作製した同期式６０進カウンタに、 さらに同期式６０進カウンタを追加し、１時間時計 （００：００〜５９：５９）に変更せよ。

実験７

実験５（2001年度は実験４）で作製した同期式６０進カウンタに （実験５で作製した）同期式１２進カウンタを追加して、 １２時間時計を作製せよ。ただしこの時計に０時はなく、０１：００：００〜１２： ５９：５９を表示するように１２進カウンタを修正せよ。

注意

実験終了確認時に実験７の動作確認をするので、回路を持参すること。 接続を容易にするため、電源（＋、−）、クロック入力端子はブレッドボー ドの陸軍端子を使用すること。

検討課題

高速動作における、非同期カウンタの有利な点と不利な点を、それぞれ理由を 挙げて説明せよ。

付録

  1. ７４ＬＳ１６３は、同期クリアおよび同期プリセットを持った同期式１６ 進カウンタである。図１に、そのピン配置図を示す。
    ここでの同期とは、全ての動作がクロック（の立ち上がりエッジ）に同期して いるということである。以下に例を挙げると、
    • 同期クリア端子は、アクティブ（ここではＬ）にしてもすぐに機能せず、 次のクロックが来たときに出力がクリアされる。
    • プリセット端子は、セットしたい値を入力し、LOAD端子をアクティブに すれば、次のクロックが来たとき、プリセット端子に入力されていた値が出 力に現れる。
    などがある。
    また、RCOはリップルキャリーアウトの略で、イネーブルＴ端子がＨかつカウ ンタ出力がすべてＨのときＨを出力する。
    イネーブルＰはカウンタの単なるスタートストップ用のイネーブル端子であり、 Ｔは多段連結するときのイネーブル端子である。Ｐ、Ｔが同時にアクティブの ときクロックパルスに従ってカウント動作を行う。下位桁カウンタのRCOをす ぐ上位桁カウンタのＴに接続すると１６進２桁のカウンタとして連動させるこ とができる。


    図１：７４ＬＳ１６３ピン配置

  2. ７４ＬＳ２４８は、BCD７セグメントデコーダである。２進化１０進数 （BCD）がＡ（２０）、Ｂ（２１）、Ｃ（２２）、Ｄ（２３）の端子に入力さ れた時、７セグメントＬＥＤが対応する１０進数を表示できるように、表１の ようにａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ端子をアクティブにする機能を持つ。図２ にピン配置を示す。なおこの７４ＬＳ２４８と後述のＴＬＲ３２０の接続は、 ａとＡ、ｂとＢ、．．．．．．ｆとＦ、ｇとＧを対応させて接続すること。


    図２：７４ＬＳ２４８ピン配置

  3. ＴＬＲ３２０は、１０進数字を２桁表示できるようにした数字表示器であ る。０から９までの数字を７つのセグメント（LED）で表示することから、７ セグメントLEDと呼ぶ。
    ７セグメントＬＥＤには、ＬＥＤのカソード側が１本の共通ピンにまとめられ ているカソードコモンタイプと、アノード側がまとめられているアノードコモ ンタイプがあり、ＴＬＲ３２０はカソードコモンタイプである。ピン配置を図 ３（ａ）に、その内部構成を図３（ｂ）に示す。


    図３ ２桁表示７セグメントLED ＴＬＲ３２０

2000.04.01.
2001.06.29.（修正）
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