Методичні вказівки до виконання лабораторних та розрахунково-графічної робіт на тему „комбінаційні схеми та цифрові



жүктеу 1.01 Mb.
бет1/6
Дата08.02.2018
өлшемі1.01 Mb.
түріМетодичні вказівки
  1   2   3   4   5   6

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

3097 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ ТА

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБІТ

НА ТЕМУ

„КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ ТА ЦИФРОВІ



АПАРАТИ З ПАМ'ЯТТЮ

З КУРСУ


„МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА”
для студентів напрямку

0902 «Інженерна механіка»

усіх форм навчання

Суми


Сумський державний університет

2011


Методичні вказівки до виконання лабораторних та розрахунково-графічної робіт на тему „Комбінаційні схеми та цифрові апарати з пам'яттю” з курсу „Мікропроцесорна техніка” / укладачі: В.С. Ноздренков, В.В. Волохін. – Суми: Сумський державний університет, 2011. – 87с.
Кафедра електроенергетики

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


До друку та в світ

дозволяю на підставі

“Єдиних правил”, п. 2.6.14

Заст. першого проректора -

начальник організаційно-

методичного управління В.Б. Юскаєв


3097 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ ТА

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБІТ

НА ТЕМУ


„КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ ТА ЦИФРОВІ

АПАРАТИ З ПАМ'ЯТТЮ

З КУРСУ

„МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА”



для студентів напрямку

0902 «Інженерна механіка»

усіх форм навчання

Усі цитати, цифровий та фактичний

матеріал, бібліографічні

відомості перевірені, запис

одиниць відповідає стандартам

Укладачі: Валерій Станіславович Ноздренков

Віталій Васильович Волохін
Відповідальний за випуск Ігор Леонідович Лебединський
Декан факультету ЕлІТ Сергій Іванович Проценко
Суми

Сумський державний університет

2011

Навчальне видання


МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ ТА

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБІТ

НА ТЕМУ

„КОМБІНАЦІЙНІ СХЕМИ ТА ЦИФРОВІ



АПАРАТИ З ПАМ'ЯТТЮ

З КУРСУ


„МІКРОПРОЦЕСОРНА ТЕХНІКА”
для студентів напрямку

0902 «Інженерна механіка»

усіх форм навчання

Відповідальний за випуск І.Л. Лебединський

Редактор Н.В. Лисогуб

Комп’ютерне верстання В.В. Волохін


Підписано до друку 17.05.2011, поз.

Формат 60х84/16. Ум.друк.арк. . Обл.-вид.арк. . Тираж 200 пр. Зам. №

Собівартість видання грн к.

Видавець і виготовлювач

Сумський державний університет,

вул. Римського-Корсакова, 2, Суми, 40007

Свідоцтво суб’єкта видавничої справи ДК № 3062 від 17.12.2007.

Зміст


1. Логічні схеми та функції……………………………………...

4

1.1. Аксіоми алгебри логіки……………………………………..

4

1.2. Логічні вирази……………………………………………….

7

1.3. Логічна тотожність………………………………………….

7

1.4. Логічні функції……………………………………………

7

1.5. Логічні схеми………………………………………………..

8

1.6. Таблиця істинності………………………………………….

8

1.7. Карти Карно і діаграми Вейча……………………………...

9

1.8. Порядок проведення експериментів……………………….

12

Експеримент 1. Дослідження логічної функції І………………

12

Експеримент 2. Дослідження логічної функції І–НІ…………..

13

Експеримент 3. Дослідження логічної функції АБО………….

14

Експеримент 4. Дослідження логічної функції АБО-НІ………

15

Експеримент 5. Дослідження логічних схем

за допомогою генератора слів…………………………………..


16


Експеримент 6. Реалізація логічної функції трьох

змінних………………………………………………………...….



17

Питання до теми «Логічні схеми та функції»………………….

19







2. Дослідження дешифраторів…………………………………..

21

2.1. Комбінаційні схеми…………………………………………

21

2.2. Дешифратори………………………………………………..

22

2.3. Використання дешифратора як демультиплексор………..

23

2.4. Порядок проведення експериментів………………………..

24

Експеримент 1. Дослідження принципу роботи

дешифратора 3x8 в основному режимі………………………....



24


Експеримент 2. Дослідження принципу роботи

дешифратора 3x8 в режимі 2x4…………………………………



26


Експеримент 3. Дослідження роботи

дешифратора як демультиплексора………………….…………



27


Експеримент 4. Дослідження дешифратора 3x8

із логічною схемою на виході…………………………………...



28


Експеримент 5. Дослідження мікросхеми 74138………………

28

Експеримент 6. Дослідження мікросхеми 74138

за допомогою логічного аналізатора……………………………



29


Питання до теми «Дослідження дешифраторів».……………...

30







3. Дослідження мультиплексорів……………………………….

32

3.1. Мультиплексори…………………………………………….

32

3.2. Рівняння мультиплексора…………………………………..

33

3.3. Реалізація заданої функції

за допомогою мультиплексора………………………………….



33

3.4. Порядок проведення експериментів……………………….

38

Експеримент 1. Дослідження мультиплексора………………...

38

Експеримент 2. Дослідження мультиплексора за допомогою генератора слів

40

Експеримент 3. Реалізація заданої функції

за допомогою мультиплексора………………………………….



40

Експеримент 4. Дослідження мультиплексора 74153…………

43

Питання до теми «Дослідження мультиплексорів» …………..

44







4. Тригери…………………………………………………………

45

4.1. Тригер типу RS………………………………………………

46

4.2. JK – тригер…………………………………………………...

49

4.3. D –тригер…………………………………………………….

52

4.4. Т–тригер (рахунковий тригер)……………………………...

54

4.5. Порядок проведення експериментів……………………….

55

Експеримент 1. Дослідження RS –тригера……………………..

55

Експеримент 2. Дослідження RS –тригера……………………..

56

Експеримент 3. Дослідження JK –тригера…………………….

57

Експеримент 4. Дослідження JK –тригера

в рахунковому режимі (Т–тригер)………………………………



59

Експеримент 5. Дослідження JK –тригера, побудованого

на базі логічних елементів і RS –тригерів……………………...



59

Експеримент 6. Дослідження D –тригера………………………

60

Експеримент 7. Дослідження роботи

D –тригера в рахунковому режимі……………………………...



61

Питання до теми «Тригери»……...……………………………...

61







5. Лічильники…………………………………………………….

63

5.1. Лічильники…………………………………………………..

63

5.2. Зміна напряму рахунку……………………………………..

64

5.3. Зміна коефіцієнта перерахунку…………………………….

66

5.4. Порядок проведення експериментів……………………….

70

Експеримент 1. Дослідження підсумовуючого лічильника…..

70

Експеримент 2. Дослідження віднімаючого лічильника ……..

70

Експеримент 3. Дослідження лічильника

зі зміненим коефіцієнтом перерахунку…………………………



71

Експеримент 4. Дослідження регістра Джонсона……………..

72

Експеримент 5. Дослідження регістра Джонсона,

реалізованого на JK –тригерах………………………………….



73

Питання до теми «Лічильники»………………………………...

74







6 Завдання для самостійного дослідження……………………..

76







Список літератури……...………………………………………...

85

1. ЛОГІЧНІ СХЕМИ ТА ФУНКЦІЇ
Мета роботи

  1. Дослідження логічних схем.

  2. Реалізація логічних функцій за допомогою логічних елементів.

  3. Синтез логічних схем, що виконують задані логічні функції.


Прилади та елементи



Логічний перетворювач.

Генератор слів.

Вольтметр.

Логічні пробники.

Джерело напруги + 5 В.

Джерело сигналу "логічна одиниця".

Двопозиційні перемикачі.

Двовхідні елементи I, I–НІ, АБО, АБО–НІ.

Мікросхеми серії 74.
Короткі відомості з теорії

1.1. Аксіоми алгебри логіки

Змінні, що розглядаються в алгебрі логіки, можуть набувати лише два значення – 0 або 1. У алгебрі логіки визначені такі поняття: відношення еквівалентності (позначається знаком =) і операції: складання (диз'юнкції), що позначається знаком , множення (кон'юнкції), що позначається знаком & або крапкою, і заперечення (або інверсії), що позначається рискою зверху або апострофом. Алгебра логіки визначається такою системою аксіом:




1.2. Логічні вирази

Запис логічних виразів, як правило, здійснюють у кон'юнктивній або диз’юнктивній нормальних формах. У диз'юнктивній формі логічні вирази записуються як логічна сума логічних добутків, у кон'юнктивній формі – як логічний добуток логічних сум. Порядок дій такий самий, як і в звичайних виразах алгебри. Логічні вирази пов'язують значення логічної функції із значеннями логічних змінних.


1.3. Логічна тотожність

При перетвореннях логічних виразів використовується логічна тотожність:




1.4. Логічні функції

Будь-який логічний вираз, складений із n змінних


хп, хп–1... х1 за допомогою кінцевого числа операцій алгебри логіки, можна розглядати як деяку функцію n змінних. Таку функцію називають логічною. Відповідно до аксіом алгебри логіки функція може набувати залежно від значення змінних значення 0 або 1.

Функція n логічних змінних може бути визначена для 2п значень змінних, відповідних усім можливим значенням n-розрядних двійкових чисел. Основний інтерес викликають такі функції двох змінних x та у:





1.5. Логічні схеми

Фізичний пристрій, що реалізує одну з операцій алгебри логіки або просту логічну функцію, називається логічним елементом. Схема, яка складена з кінцевої кількості логічних елементів за певними правилами, називається логічною схемою. Основним логічним функціям відповідають схемні елементи, що виконують їх.


1.6. Таблиця істинності

Оскільки область визначення будь-якої функції n змінних кінцева (2n значень), така функція може бути задана таблицею значень f(vi), які вона набуває в точках vi, де i = 0,1,..., 2n-1. Такі таблиці називають таблицями істинності. У таблиці 1.1 наведені таблиці істинності, які задають вказані вище функції.


Таблиця 1.1




Значення змінних

Функції

і


x

y

f1

f2

f3

f4

f5

f6

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

2

1

0

0

1

1

0

1

0

3

1

1

1

1

0

0

0

1


i = 2x+y – число, утворене значеннями змінних.
1.7. Карти Карно і діаграми Вейча

Якщо число логічних змінних не перевищує 5–6, перетворення логічних рівнянь зручно здійснювати за допомогою карт Карно або діаграм Вейча. Мета перетворень – здобуття компактного логічного виразу (мінімізація). Мінімізацію здійснюють об'єднанням наборів (термів) на карті Карно. Поєднані набори повинні мати однакові значення функції (все 0 або все 1).

Для наочності розглянемо приклад: нехай потрібно знайти логічний вираз для мажоритарної функції fm трьох змінних X, Y, Z, записаної у наступній таблиці істинності:


Таблиця 1.2 – Мажоритарна функція


m

X

Y

Z

fm

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

2

0

1

0

0

3

0

1

1

1

4

1

0

0

0

5

1

0

1

1

6

1

1

0

1

7

1

1

1

1

Складемо карту Карно. Вона чимось схожа на таблицю, у якій найменуванням стовпців і рядків є значення змінних, причому змінні розміщуються в такому порядку, щоб при переході до сусіднього стовпчика або рядка змінювалося значення лише однієї змінної. Наприклад, у рядку XY таблиці 1.3 значення змінних XY можуть бути представлені наступними послідовностями: 00, 01, 11, 10 і 00, 10, 11, 01. Таблицю заповнюють значеннями функції, що відповідають комбінаціям значень змінних. Отримана таким чином таблиця має такий вигляд, як показано нижче (табл. 1.3).


Таблиця 1.3. – Карта Карно мажоритарної функції


На карті Карно відзначаємо групи, що складаються з 2n комірок (2, 4, 8,...) і містять 1, оскільки вони описуються простими логічними виразами. Три прямокутники в таблиці визначають логічні вирази XY, XZ, YZ. Кожен прямокутник, що об'єднує дві комірки, відповідає логічним перетворенням:

Компактний вираз, що описує функцію, є диз'юнкцією отриманих за допомогою карт Карно логічних виразів. У результаті отримуємо вираз у диз'юнктивній формі: . Для реалізації функції мажоритарної логіки трьох логічних змінних необхідно реалізувати схему, яка при подачі на її входи трьох сигналів формувала б на виході сигнал, рівний сигналу на більшості входів (2 з 3 або 3 із 3). Ця схема корисна для відновлення дійсного значення сигналів, що надходять на 3 входи, якщо можлива відмова на одному із входів. Для реалізації функції на елементах 2І–НІ перетворимо отриманий вираз у базис елементів І–НІ, тобто запишемо вираз за допомогою операцій логічного множення та інверсії



Перевірити справедливість кожного виразу для fm можна прямою підстановкою значень Χ, Υ, Ζ з таблиці 1.2.

Відповідна схемна реалізація показана на рис. 1.1.


Рисунок 1.1




Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет