Ileri sayan asenkron sayıcı

1. 7473 çiftli JK flip-flop entegrelerini delikli panele yerleştiriniz.

2. Şekil 1’de gösterilen devreyi kurunuz.

Şekil 1: Asenkron dalgacık sayıcı

3. Deney düzeneği üzerindeki buton veya anahtarları kullanarak ilk flip-flop’un saat girişine düzenli olarak tetikleme sinyali uygulayınız ve LED’lerde gözlemlenen ikili sayma işlemini görünüz.

4. Sayma esnasında iki konumlu anahtar ile tüm flip-flop’ların Q çıkışlarını sıfırlayınız. Bunu için tüm flip-flop ların CLR’ girişleri 0 seviyesine çekilmelidir.

5. Sayma işlemini başlatınız. Her bir tetikleme sonucunda sayıcı durumu değişecek, LED’lerde yeni bir sayı oluşacaktır. LED’lerde okunan ikili sayıyı ve ondalık karşılığını sıraya riayet ederek aşağıdaki tabloya kaydediniz. Kaydetme işlemini sayma periyodu tabloda görünür hale gelene kadar sürdürünüz.

(X Y Z T)₂ = (X×2³+ Y×2²+ Z×2¹+ T×2⁰)₁₀

Örneğin (1011)₂ = (1×2³+ 0×2²+ 1×2¹+ 1×2⁰)₁₀ = (8+2+1)₁₀=11

Burada dikkat edilmesi gereken bir husus, Q4 Q3 Q2 Q1 = 1 1 1 1 olduktan sonra gelen ilk saat darbesi ile Q4 Q3 Q2 Q1 = 0 0 0 0 olur, yani tüm flip-flop’lar durum değiştirir. Tüm flip-flop’ların durum değiştirmesi, bir sayıcı ile sonlu bir sayıya kadar sayma işlemi yapılabileceğini gösterir. Bu kısımda gerçekleştirilen devre ile 0’dan 15’e kadar sayılabilmektedir. Her 16 saat darbesi sonrasında sayıcı aynı sayıyı gösterir.

6.3.2 ON’A kadar sayan asenkron sayıcı

1. Bir önceki kısımda kurduğunuz devreyi 7400 dörtlü NAND kapısı entegresinden 1 adet kapı kullanarak Şekil 2’de gösterilen biçimde değiştiriniz.

2. Flip-flop’ların tamamını CLR girişlerine 0 seviyesi uygulayarak sıfırlayınız. Bu işlemden sonra flip-flop’ların CLR girişini NAND kapısının çıkışına bağlayınız. Böylelikle sayıcı saymaya sıfırdan başlayacaktır.

3. Bir önceki kısımda yaptığınız gibi, sayıcı devresini tetikleyiniz ve her bir tetikleme sonucunda elde ettiğiniz ikili sayıyı ve ondalık karşılığını aşağıdaki tabloya kaydediniz. Kaydetme sonunda kurduğunuz devreyi bozmayınız.

Şekil 2: İleri sayan ondalık sayıcı

Şekil 3: Gösterge devresi

4. Şekil 3’deki devreyi sayıcı devresinin yanında kurunuz. 7447 entegresinin pin bağlantılarını inceleyerek 7 parçalı göstergenin 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 şeklinde saymasını sağlayınız. 7 parçalı göstergenin her bir parçası bir LED olduğu için, bağlantıda ortak anot (Ca pinleri) doğru teşhis edilmeli, göstergenin zarar görmemesi için 330  değerinde dirençler kullanarak gösterge parçaları üzerinden geçecek akım sınırlandırılmalıdır.

Q4 Q3 Q2 Q1 = 1 0 1 0 olduğu anda NAND kapısının çıkışı 0 olur ve bütün flip-flop’ların CLR girişi 0 seviyesine inerek tüm flip-flop’ların sıfırlanması sağlanır, ve sayıcı 1010 durumunda aniden 0000 durumuna döner. Ondalık sayıcı 0 dan 9 a kadar sayar. Dolayısıyla, bu kısımda gerçekleştirdiğiniz sayıcının modülü 10’dur.

6.3.3 İKİ BASAMAKLI SAYICI

1. İki adet 7490 ondalık sayıcı entegresi, iki adet 7447 gösterge sürücüsü ve iki adet sayısal gösterge kullanarak Şekil 4’deki devreyi delikli panel üzerinde kurunuz.

Şekil 4: 7447 sürücü entegreleri ile kurulan tek basamaklı gösterge sürücüleri

Şekil 5: Tek basamaklı sayıcıların iki basamaklı sayması için gerekli bağlantı şeması. SW1 girişinde 0V olduğunda sayma olacak, +5V olduğunda sayıcılar sıfırlanacaktır.

3. SW1 anahtarını 1 seviyesinden 0 seviyesine getirerek sayıcıları sıfırlayınız. İki basamaklı ondalık sayıcı ile 0’dan 99’a kadar sayılabilir. Yani sayıcı toplam 100 farklı duruma sahiptir. Birler basamağındaki sayıcının en yüksek biti, onlar basamağını sayan sayıcıya tetikleme (saat) sinyali olur ve her onluk saymada onlar basamağı bir artar. Bu mantıkla iki basamaklı sayıcının modülü her bir basamak sayıcısının modülleri çarpımı ile bulunur. Bu hesaplama, iki’den daha fazla basamağı olan sayıcılar için de yapılabilir.

6.3.4 fotodirenç kullanarak tetikleme

Şekil 6: 7447 sürücü entegreleri ile kurulan tek basamaklı iki adet sayıcı devresi

Şekil 7: Fotodirençli tetikleme ile sayma

Yukarıda şematik diyagramı verilen devreyi kurunuz ve nasıl çalıştığını inceleyiniz.

6.3.6 Kısa sorular

1. Asenkron bir sayıcıda bir flip-flop’un Q çıkışını önündeki flip-flop’a saat darbesi olarak uyguladığımızda ileri sayma işleminin gerçekleştiğini gördük. Aynı yapıda, Q’ çıkışı bir sonraki flip-flop’a saat girişi olarak uygulansaydı ne olurdu?

2. 4 Flip-flop içeren bir sayıcının modülü nedir?

3. 3 Flip-flop içeren bir sayıcı hangi sayıdan hangi sayıya kadar sayabilir?

4. Şekil 2’deki geribeslemeli kontrol yöntemini kullanarak 4 adet JK tipi flip-flop kullanarak 13’e kadar sayan bir sayıcı tasarlayınız. Sayıcını ne zaman sıfırlamanız gerektiğini kurgulayınız.

7 DENEY 5: 555 ZAMANLAYICISI

7.1 DENEY MALZEMELERİ

• Delikli panel

• Renkli kablolar

• Güç kaynağı

• Sinyal jeneratörü

• Osiloskop

• Krokodil kablolar

• 555 Zamanlayıcı entegresi

• 220  Direnç

• 330  Direnç

• 100k Direnç

• 10k Lineer Potansiyometre

• 100k Lineer Potansiyometre

• 10F Kapasitör (2 Adet)

• Hoparlör (8)

• Fotodirenç

7.2 KAVRAM

Bu deneyin amacı 555 zamanlayıcı entegresi ile yapılan uygulamalardan bazılarını tanıtmaktır.

7.3 YÖNTEM

1. Şekil 8’de gösterilen devreyi kurunuz. 555 entegresinin Vcc=+5V gerilimi ile (tek yönlü) beslendiğini unutmayınız. V_o gerilimini osiloskop ile izleyiniz. V₁ gerilimini ise dijital multimetre kullanarak izleyiniz.

Şekil 8: 555 entegresi

2. V₁ gerilimini 0 Volt’tan başlayarak başlayarak adım adım arttırınız ve V_o çıkışındaki sinyalin nasıl davrandığını inceleyiniz. V_o gerilimindeki değişimin olduğu kritik değeri V_UT kaydediniz. Bu değere kadar V_o sinyali yüksek seviyede (Vcc civarında) seyretmelidir.

3. V₁ gerilimini 5 Volt’tan başlayarak adım adım azaltınız ve V_o gerilimindeki değişimin olduğu kritik değeri V_LT kaydediniz. Bu değere kadar V_o sinyali düşük seviyede (0V civarında) seyretmelidir.

4. 555 Entegresinin 5 numaralı pinindenki gerilimi (V₅) kaydediniz. Bu gerilim V_UT ve V_LT ile ilşkili midir?

5. Pin 5 ile toprak arasına 1k. Değerinde bir direnç bağlayınız. Aşağıdaki büyüklüklerin yeni değelerini elde ediniz:

V₅:________ V_ut:________ V_Lt:________

2. V_o yüksek seviyede iken 4 numaralı pine kısa bir süreliğine V_CC gerilimi uygulayınız. V_o geriliminin bu durumdan nasıl etkilendiğini gözlemleyiniz. Unutulmamalıdır ki sonuç ya yüksek seviyede kalma ya da düşük seviyeye geçme olmalıdır.

3. V_o yüksek seviyede iken 4 numaralı pine kısa bir süreliğine 0V uygulayınız. V_o geriliminin bu durumdan nasıl etkilendiğini gözlemleyiniz. Unutulmamalıdır ki sonuç ya yüksek seviyede kalma ya da düşük seviyeye geçme olmalıdır.

4. Yukarıdaki 7. ve 8. adımları V_o düşük seviyede iken tekrar ediniz.

5. Osiloskop ile 7 numaralı pindeki gerilimin V₁ gerilimindeki değişikliklerden nasıl etkilendiğini inceleyiniz.

6. Şekil 9’daki devrenin ilk kısmını (üst şema) gerçekleştiriniz. Başlangıçta potansiyometreyi orta bir değerde tutunuz. 3 numaralı çıkış pinindeki sinyali osiloskop ile izleyiniz. Hoparlörden aşağı yukarı saniyede iki darbe sesi duyulmalıdır.

Şekil 9: 555 kullanarak darbe üreteci gerçekleştirme

2. Potansiyometre ile direnç değeri değiştirildiğinde 6 numaralı pindeki (3. ve 4. adımlarda inceledik) gerilim değiştirilmiş olur. Buna göre potansiyometre ile en küçük ve en büyük direnç değerlerinin çıkış sinyali frekansı üzerindeki etkisini inceleyiniz. Direnç değişiminin frekansı kontrol ettiği görülecektir.

3. Devrede bir değişiklik yapmaksızın potansiyometreyi çıkarıp yerine fotodirenç takınız. Fotodirencin ışığa duyarlı yüzeyini elle kapatınız, ve güç kaynağını bu durumda iken açınız. Fotodirenç ışığa maruz kalmazsa hiç bir ses duyulmaması beklenir. Neden?

4. Fotodirencin ışığa duyarlı yüzeyini yavaşça açarak direnç değerinin değişmesini sağlayınız. Böylelikle hoparlörden periyodik darbeler duyulacaktır. Fotodirencin yüzeyi tamamen ışığa maruz kaldığında direnç değeri en düşük seviyeye inecek ve frekans artacaktır. Fotodirencin aldığı ışık miktarına bağlı olarak salınım frekansı değişecektir. Frekansın en yüksek ve en düşük değerlerini okuyunuz. Her bir periyot için iki adet tık sesinin duyulacağı gözden kaçırılmamalıdır. Neden?

5. Hoparlöre uygulanan sinyali osiloskop yardımı ile izleyiniz. 555 entegresinin 3 numaralı pinindeki sinyali ve kondansatörün tanım bağıntısını kullanarak hoparlör üzerindeki sinyali yorumlayınız (Bunun için MÜH100 dersinde verilen bilgiler faydalı olabilir).