Loogikaelementide uurimisaruanne. Tüüpiliste loogiliste elementide uurimine. Laboriülesanne
See komplekt võimaldab uurida peamiste loogiliste elementide tüüpide tööloogikat. Komplekt on paigutatud pakendisse, mis koosneb mustast plastkarbist mõõtmetega 200 x 170 x 100 mm
Virn sisaldab nelja moodulit standardsuuruses 155 x 95 x 30 mm. Lisaks peaksid olema ühendusjuhtmed, aga eksemplaris, millega autor tegeles, olid need puudu, aga kasutusjuhend säilis.
JA värav
Esimene moodul on loogiline element JA, ilmub signaal selle väljundisse ainult siis, kui signaal saabub mõlemasse teabesisendisse.
Standardmoodul on trükkplaat, mis on pealt kaetud läbipaistva plastikkattega, mis on kinnitatud kahe kruviga.
Moodul on kergesti lahti võetav, mis võimaldab seadme trükkplaati üksikasjalikult uurida. Tagaküljel on trükitud juhid kaetud läbipaistmatu plastkattega.
VÕI värav
Loogikaelement on paigutatud peaaegu sarnaselt VÕI, ilmub selle väljundisse signaal eeldusel, et signaal saabub selle mis tahes teabesisendisse.
MITTE värav
Loogiline element MITTE. Selle elemendi sisendis ja väljundis olevatel signaalidel on alati vastupidised väärtused.
Päästik
Päästik- kahe stabiilse olekuga loogiline seade, mida kasutatakse igasuguste infosalvestust vajavate seadmete alusena.
Üldiselt on see digitaalne elektroonikakomplekt sarnane "elektroonilise võimendi" komplektiga. Muidugi pole komplektis esitatud loogiliste elementide rakendamise variant kaugeltki ainus. Tegelikult rakendatakse siin loogilisi elemente nii, nagu seda tehti 20. sajandi 60ndatel. Sel juhul on oluline, et selle komplektiga töötades saate otse uurida kõige lihtsamat vooluahela näidet, mis on digitaalse pooljuhtelektroonika aluseks. Seega lakkab eraldiseisev loogiline element olemast "must kast", mis töötab puhtal maagial. Selgelt nähtav, kuid kaitstud elektriahel on just see, mida vajate elektroonika põhitõdede õppimiseks. Arvustuse autor - Denev.
Laboritöö nr 2
Kirjandus:
2. V.S. Yampolsky Automatiseerimise ja elektroonikaseadmete alused. – M.: Valgustus. - 1991. - §3.1 -3.4
Edusammud:
- Lülitage terminal sisse, looge ühendus kohaliku võrguga ja laadige veebisait "Mikroelektroonika põhialused". Valige laboritöö number, registreerige ja alustage ülesannete täitmist vastavalt ekraanile ilmuvatele juhistele ja käesolevale kirjeldusele.
- Igas 10 ülesandes valige digitaalse masina antud diagrammist ainult loogilisi elemente sisaldav sõlm ja joonistage selle skeem, kasutades Vene standardit UGO
- Simuleerige iga vooluahela tööd, kasutades Electronic Workbenchi, ja looge uuritava seadme jaoks tõesuse tabel
- Määrake uuritava seadme loogiline funktsioon ja esitage selle tavapärane graafiline esitus (UGO)
- Igas ülesandes looge kaks lisaahelat sama loogilise funktsiooni rakendamiseks, kasutades elemente 2AND-NOT (Schaefferi element) ja 2OR-NOT elemente (Pierce'i element), kasutades minimaalset arvu väravaid
- Ülesandes 11 täiendage antud seadet analoogselt eelmiste diagrammidega sõlme skeemiga, mis võimaldab anda sisenditele X1¸X3 suvalise loogiliste signaalide kombinatsiooni ning näidata iga sisendi ja väljundi olekut. Uurige ahela toimimist sarnaselt eelmiste ülesannetega
Iga laboriülesande aruanne tuleks koostada vastavalt LISAS 1 toodud näidisele.
Oma tööd kaitstes oska iga saadud tulemust selgitada.
LISA 1
Aruande fragment (ühe ülesande näitel)
1. harjutus.
Ülesandes toodud diagrammi näide.
IN sellisel kujul joonista see ümber pole tarvis!
Allpool on toodud fragment selle ülesande aruandest.
Ülesanne 1: vooluringi funktsioon on "2I-NOT"
Skeem: UGO: Tõe tabel:
"2I-NOT" Schaefferi elementidel. "2I-NOT" Pierce'i elementidel.
LISA 2
UGO ja mõnede loogiliste elementide tõetabelid
1. Element "2I-NOT"
2. Element "2OR-NOT"
3. Eksklusiivne VÕI-element
LISA 3
Loogiliste elementide sümboolsete graafiliste sümbolite näited vastavalt GOST-ile (Vene standard) ja ANSI-le (Ameerika riiklik standardiinstituut)
| UGO ANSI järgi | UGO vastavalt GOST-ile | Funktsionaalne eesmärk |
| "2I" (2-sisend JA värav) | ||
| "3I" (3-sisend JA värav) | ||
| „2I-NOT” (kahe sisendiga NAND-värav) | ||
| "2OR" (kahe sisendiga VÕI värav) | ||
| "2OR-NOT" (2-sisendiga NOR-värav) | ||
| "3-OR-NOT" (3-sisendiga NOR-värav) | ||
| MITTE värav | ||
 | "eksklusiivne VÕI" (kahe sisendiga XOR-värav) | |
| "eksklusiivne VÕI MITTE" (kahe sisendiga XNOR-värav) | ||
| 6 sisendiga Modulo 2 liiter (6 sisendiga XOR värav) |
Laboritöö nr 3.
RS-, RST-, D- ja JK-tüüpi päästikute uurimine.
Kirjandus:
1. A.A. Kovalenko, M.D. Petropavlovski. Mikroelektroonika alused: õpik. - Barnaul: BSPU kirjastus, 2005. – 222 lk.
2. V.S. Yampolsky. Automatiseerimise ja elektroonilise arvutitehnoloogia alused. – M.: Valgustus. – 1991. – 223 lk.
4. Virtuaalsete laboritööde tegemise juhend elektroonilise vooluahela modelleerimisprogrammi Electronic Workbench 5.12 abil
Edusammud:
- Lülitage terminal sisse, looge ühendus kohaliku võrguga ja laadige veebisait "Mikroelektroonika põhialused". Valige laboritöö number, registreeruge ja alustage ülesannete täitmist vastavalt ekraanile ilmuvatele juhistele ja käesolevale kirjeldusele
- Avastage asünkroonse RS-flip-flopi tööd koos pöördsisenditega 2I-NOT loogikaelementidel.
Ühendage programmi Electronics Workbench abil kokku joonisel näidatud päästikuahel.
Päästiku juhtimiseks kasutage lüliteid, mis ühendavad sisendid toiteploki klemmiga (V cc) või maandusklemmiga (Ground) ning sisendite ja väljundite oleku näitamiseks kasutage sonde (vastavalt Green Probe ja Red Probe). ).
Viige uuring läbi järgmises järjekorras:
Päästiku oleku tabel
| Kombinatsioon nr. | Operatsioon | ||
| Väljundi seadistus | |||
Lühendatud versioonis on pöördsisenditega RS-flip-flopi olekutabel tavaliselt kujutatud järgmisel kujul (teatud sisendsignaalide kombinatsiooni korral seatakse väljund Q määratud olekusse sõltumata selle eelmisest olekust):
Siin tähistab sümbol (t+1) trigeri olekut “järgmises taktitsüklis”, st. pärast väljundi seadistamist vastavalt sisendsignaalidele
Märge: (selles ja teistes sarnastes tabelites kasutatakse järgmisi tähistusi):
- Uurige otsesisenditega asünkroonse RS-flip-flopi tööd, kasutades loogikaelemente 2AND-NOT.
Selleks lisa kokkupandud vooluringile veel 2 2I-NOT elementi, et saada otsesisenditega triger (vt joonist) ning Electronics Workbenchi keskkonnas tehtud katse põhjal täida analoogselt eelmise ülesandega tabel selle osariigid
- Tutvuge ajastatud RS-flip-flopi (RST-flip-flop) toimimisega.
 |
Selleks avage RST trigeri ahel (fail E:\MeLabs\Lab3\rst_trig_analis.EWB), mille sisenditesse on ühendatud sõnageneraator (Word Generator) ning kõiki sisend- ja väljundsignaale juhib loogikaanalüsaator. (loogikaanalüsaator). Laiendage sõnageneraatori paneeli ja seadke see samm-sammult töörežiimile (Step). Sisestage generaatori mällu oma variandi sõnade kuueteistkümnendkoodid. Laiendage loogikaanalüsaatori paneeli. Lülitage simulatsioon sisse ja vajutades järjestikku LMB klahvile "Step", mis asub sõnageneraatori paneelil, genereerige kogu testijada. Joonistage loogikaanalüsaatoriga saadud diagrammid vihikusse. Täitke käivitusolekute tick-by-clock tabel.
Päästiku oleku tabel
| Teave signaal | Ribanumbrid | |||||||||
| C | ||||||||||
| R | ||||||||||
| S | ||||||||||
| K |
- Tutvuge staatiliste ja dünaamiliste D-flipfloppide toimimisega. Ava paralleelühendusega staatiliste ja dünaamiliste D-flip-floppide skeem (fail E:\MeLabs\Lab3\D_trig.EWB), mille sisenditega on ühendatud Word Generator ning kõiki sisend- ja väljundsignaale juhivad sondid .
 |
Laiendage sõnageneraatori paneeli. Kirjutage olekutabelist kahendsõnakoodid kella haaval üles ja teisendades need 16-kohalisteks, sisestage need sõnageneraatori mällu. Lülitage simulatsioon sisse ja vajutades järjestikku LMB klahvile "Step", mis asub sõnageneraatori paneelil, genereerige kogu testijada. Täitke käivitusolekute tick-by-clock tabel.
Käivitusolekute tabel
| Teave signaal | Ribanumbrid | |||||||||
| C | ||||||||||
| D | ||||||||||
| Q stat. | ||||||||||
| Q dyn. |
- Avage dünaamilise juhtimisega JK flip-flop vooluahel (jk_trig_analysis).
 |
Laiendage sõnageneraatori paneeli ja seadke see samm-sammult töörežiimile (Step). Sisestage generaatori mällu oma variandi sõnade kuueteistkümnendkoodid. Lülitage simulatsioon sisse ja vajutades järjestikku LMB klahvile "Step", mis asub sõnageneraatori paneelil, genereerige kogu testijada. Joonistage oma märkmikusse loogikaanalüsaatoriga saadud diagrammid. Täitke käivitusolekute tick-by-clock tabel.
Päästiku oleku tabel
| Teave signaal | Ribanumbrid | |||||||||||
| C | ||||||||||||
| J | ||||||||||||
| K | ||||||||||||
| Pre | ||||||||||||
| Clr | ||||||||||||
| K |
Märkus: Erinevalt varem uuritud vooluringidest uurib see ülesanne konkreetse 7476 mikroskeemi (Dual JK MS-SLV FF (pre, clr)) tööd ja seetõttu on simulatsiooni käigus vaja ühendada Vcc toiteallikas ja GND maandus vastavaga. tihvtid. Ülesanne hõlmab ainult ühe JK-flip-flopi (esimese) väljundeid. Eel (eelseadistatud) ja Clr (tühjenda) sisendid toimivad vastavalt S ja R häälestuse sisenditena.
- Valige raamatukogust Digitaalne JK-flip-flop 7472 (ja väravaga JK MS-SLV FF (pre, clr)) integraallülitust ja koostage sellele loendus-flip-flop-ahel. Pange tähele, et teabesisendid kasutavad 3I loogikat. Mikrolülituse NC-tihvt on vaba (pole kasutatud).
Kandke vajaliku sagedusega funktsionaalsest generaatorist trigeri sisendisse unipolaarsed ristkülikukujulised impulsid amplituudiga 5 V, hankige sisend- ja väljundsignaalide ostsillogrammid. Näidake neid oma õpetajale.
Laboritöö nr 2
1. TÖÖ EESMÄRK
Tüüpiliste loogiliste elementide toimimise uurimine; põhi- ja muude funktsioonide realiseerimine kasutades põhielemente JA-EI ja VÕI-EI; loogiliste elementide kasutamine signaalilülititena.
2. TEOREETILISED SÄTTED
LA tüüpi IC-d täidavad loogilist funktsiooni MAND - NOT, LE tüüpi IC-d täidavad loogilist funktsiooni mOR - NOT (m on sisendite arv) ja LN tüüpi IC-d täidavad loogilist funktsiooni EI. Üks LAZ-i mikroskeemi pakett sisaldab nelja 2I-NOT loogikaelementi. Üks LE1 mikrolülituse pakett sisaldab nelja 2OR-NOT loogikaelementi. Üks LN1 mikroskeemi pakett sisaldab kuut loogilist EI-elementi (inverterit). LN1 mikroskeemil on push-pull väljundaste. LAZ, LE1 ja LN1 mikroskeemide sümbolid ja pistikupesad on näidatud joonisel fig. 1.
1. pilt
Loogikaelemente nimetatakse ka väravateks (signaallülititeks). Seda seetõttu, et need võivad viivitada või võimaldada digitaalsel teabel läbida, sarnaselt vedeliku voolu juhtimiseks mõeldud ventiiliga. Joonisel fig 2.
Joonis 2
Kui generaatori ristkülikukujulised impulsid suunatakse 2I loogilise elemendi ülemisse sisendisse ja loogilise üksuse tase alumisse sisendisse, siis generaatori impulsid lähevad edasi 2I loogilise elemendi väljundisse (joonis 2). ). See tuleneb AND-elemendi toimimisseadusest Kui alumises sisendis olev loogiline asendada loogilise nulliga, siis impulsid ülemisest sisendist loogilise elemendi 2I väljundisse ei liigu, kuna vähemalt üks null. selle elemendi sisendis annab väljundis nulli.
3. SEADMED
Mõõteseadmena kasutatakse stendi TsS-02.
4. TÖÖ TEOSTAMISE KORD
Kasutage oma töös mikroskeeme K155JIA3, K155LE1, K155LN1.
1. Loogiliste elementide 2JA-EI, 2VÕI-EI ja EI toimimise uurimine
1.1. Joonistage skeemid loogiliste elementide uurimiseks (vt joon. 3 a - c). Pange neile mikroskeemide valitud elementide tihvtide numbrid. Valige kasutatavad LU allikad ja lisage nende numbrid diagrammile.
1.2. Pange nendel joonistel näidatud vooluringid ükshaaval kokku.
1.3. Sisendsignaalide kombinatsioone muutes jälgige LED-indikaatori või ostsilloskoobi abil uuritava loogikaelemendi väljundseisundit. Täida elementide tõesuse tabelid (tabel 1).
Tabel 1
| A | IN | LA3 | LE1 | LN1 |
| Funktsioon |
1.4. Veenduge, et loogikaelemendid töötaksid õigesti.
Joonis 3
2. Põhifunktsioonide realiseerimine NAND põhielementidel
2.1. Joonistage joonisel fig. 4,a, 4,c. Pange neile mikroskeemide valitud elementide tihvtide numbrid. Valige kasutatavad LU allikad ja lisage nende numbrid diagrammile.
Joonis 4
2.2.Pane nendel joonistel näidatud vooluringid ükshaaval kokku.
2.3.Sisendsignaalide kombinatsioonide muutmisel jälgida ahelate kõigi loogiliste elementide väljundite olekut LED-indikaatorite või ostsilloskoobiga. Koostage uuritavate vooluahelate jaoks tõesuse tabelid.
2.4 Uuritavate ahelate toimimist teoreetiliselt analüüsides veenduge saadud tulemuste õigsuses.
2.5.Saadud tõesuse tabelite abil määrake iga vooluringi funktsiooni tüüp ja kirjutage tabelite veergu “funktsiooni tüüp” funktsiooni nimetus.
3. Põhifunktsioonide rakendamine põhilistele VÕI-EI elementidele
3.1. Joonistage joonisel 5 näidatud diagrammid a, b, c. Pange neile mikroskeemide valitud elementide tihvtide numbrid. Valige kasutatavad LU allikad ja lisage nende numbrid diagrammile.
Joonis 5.
3.2. Pange nendel joonistel näidatud vooluringid ükshaaval kokku.
3.3. Sisendsignaalide kombinatsioone muutes jälgige LED-indikaatorite või ostsilloskoobi abil ahelate kõigi loogiliste elementide väljundite olekut. Täitke uuritavate ahelate tõesuse tabelid sarnaselt tabeliga. 3...5.
3.4. Uuritavate ahelate toimimist teoreetiliselt analüüsides veenduge saadud tulemuste õigsuses.
3.5. Tõsustabelite abil määrake iga vooluringi funktsiooni tüüp ja kirjutage funktsiooni nimi tabelite veergu "funktsiooni tüüp".
4. Erinevat tüüpi funktsioonide rakendamine põhielementidele JA-EI ja VÕI-EI
4.1. Joonistage joonisel 6, a, b näidatud diagrammid. Pange neile mikroskeemide valitud elementide tihvtide numbrid. Valige kasutatavad LU allikad ja lisage nende numbrid diagrammile.
Joonis 6
4.2. Pange nendel joonistel näidatud vooluringid ükshaaval kokku.
4.3. Sisendsignaalide kombinatsioone muutes jälgige LED-indikaatorite või ostsilloskoobi abil ahelate kõigi loogiliste elementide väljundite olekut. Täida uuritavate vooluahelate tõesuse tabelid.
4.4. Uuritavate vooluahelate toimimist teoreetiliselt analüüsides veenduge, et saadud tulemused on õiged.
5. Loogikaelementide rakendamine signaalilülititena
5.1. Joonistage ahelad loogiliste elementide uurimiseks (vt joonis 7, a - d). Pange neile uurimistööks valitud mikroskeemide loogiliste elementide tihvtide numbrid. Valige kasutatavad LU allikad ja lisage nende numbrid diagrammile.
5.2. Kui sisend- ja väljundsignaalide juhtimiseks on ainult LED-indikaatorid, pange ükshaaval kokku joonistel 7, a, c näidatud ahelad. Kui teil on ostsilloskoop, ühendage joonisel 7, c, d näidatud ahelad.
5.3. Jälgige lainekuju loogiliste väravate sisendis A ja väljundsignaali C, esmalt siis, kui sisendis B on loogiline ja seejärel kui on loogiline null. Selleks ühendage ahelate väljundiga LED-indikaator (joonis 7, a, c). Skeemide uurimisel (joon. 7, c, d) ühenda ostsilloskoobi esimese kanali sisend loogilise elemendi sisendiga A ja teise kanali sisend loogilise elemendi väljundiga. Sünkroonige ostsilloskoobi pühkimine esimese kanali signaaliga. Joonistage mõlemal juhul uuritavate elementide sisendite ja väljundite signaalide ajastusskeemid (ostsillogrammid) (joon. 8 a, b).
5.4. Kontrollige loogikaelementide korrektset toimimist signaalilülititena, analüüsides teoreetiliselt nende tööd.
Joonis 7
Joonis 8
Tööaruanne peab sisaldama:
Töö nimetus ja töö eesmärk;
Uuritavad skeemid;
Tõe tabelid;
Ajastusskeemid;
Katseandmete võrdlemine teoreetilise analüüsi tulemustega;
Järeldused tööst.
KONTROLLKÜSIMUSED
1. Mitu erinevat kombinatsiooni on neljal sisendsignaalil?
2. Kuidas näeb välja ZILI loogilise elemendi sümbol?
3. Kuidas muutub NAND-värava väljundfunktsioon, kui selle sisendid on inverteeritud?
4. Millised loogikaväravad inverteerivad sisendsignaale, kui need väljundisse edastavad?
5. Milliseid signaale tuleb anda ZILI loogikaelemendi kahele teisele sisendile, et esimesest sisendist jõuaksid impulsid väljundisse?
E.N. Malõševa
Põhitõed
Mikroelektroonika
Labori töötuba
Tobolsk - 2012
UDK 621.3.049.77
Avaldatud nimelise TSPI tehnoloogia ja tehniliste distsipliinide osakonna otsusega. DI. Mendelejev
Malõševa E.N. Mikroelektroonika alused. Labori töötuba: Õpik. – Tobolsk: TGPI nime saanud. DI. Mendelejeva, 2012. – 60 lk.
Arvustaja: Novoselov V.I., Ph.D. Sc., füüsika ja MPF osakonna dotsent
© Malysheva E.N., 2012
© TGPI nime saanud. DI. Mendelejev, 2012
Selgitav märkus
See õpik on koostatud töövihiku kujul ja seda pakutakse koos pedagoogikaülikoolide mikroelektroonika aluseid õppivatele üliõpilastele mõeldud laboratoorse töötoaga. Laboritöötuba viiakse läbi universaalse stendi abil ja on pühendatud digitaaltehnoloogia elementide, komponentide ja seadmete uurimisele.
1. Põhiliste loogiliste elementide toimimise uurimine.
2. Päästikute töö uurimine.
3. Registrite toimimise uurimine.
4. Kombinatsioonikoodi muundurite töö uurimine.
5. Arvestite töö uurimine.
6. Summeerija töö uurimine.
7. Aritmeetika-loogilise seadme töö uurimine.
8. Muutmäluseadme töö uurimine.
9. Arvutimudeli toimimise uurimine.
Iga töö sisaldab järgmisi jaotisi:
Teoreetiline materjal, mille valdamine on vajalik töö lõpetamiseks;
Töö kirjeldus;
Küsimused selle töö testi jaoks.
Laboritöö nr 1.
Põhiliste loogiliste elementide toimimise uurimine
Töö eesmärk: tööpõhimõtete uurimine ja loogiliste elementide toimimise eksperimentaalne uurimine.
Üldine informatsioon
Loogilised elemendid koos salvestuselementidega moodustavad arvutite, digitaalsete mõõteriistade ja automaatikaseadmete aluse. Loogikaelemendid sooritavad digitaalse teabega lihtsamaid loogilisi toiminguid. Need on loodud võtmerežiimis töötavate elektrooniliste seadmete põhjal, mida iseloomustavad kaks võtmeolekut: "Sees" - "Keelatud". Seetõttu esitatakse digitaalset teavet tavaliselt binaarsel kujul, kui signaalidel on ainult kaks väärtust: “0” (loogiline null) ja “1” (loogiline üks), mis vastavad võtme kahele olekule. Need kaks positsiooni (loogiline 1 ja loogiline 0) moodustavad elektroonilise tähestiku ehk kahendkoodi aluse.
Iga digitaalseadme sisend võtab vastu koodisõnade komplekti, mille see teisendab muudeks koodisõnadeks või sõnaks. Väljundkoodisõnad on teatud funktsioon, mille jaoks on selle funktsiooni argumendiks sisendkoodisõnad. Neid nimetatakse loogilisteks algebra funktsioonideks.
Loogilisi funktsioone, nagu ka matemaatilisi, saab kirjutada valemi või tabeli kujul - tõetabelina, mis loetleb kõik võimalikud argumentide kombinatsioonid ja loogiliste funktsioonide vastavad väärtused. Seadet, mis on loodud loogikaalgebra teatud funktsioonide täitmiseks, nimetatakse loogiliseks elemendiks. Vaatame mõnda neist.
Loogiline element MITTE
loogiline eitus (inversioon). Väite A loogiline eitus on väide X, mis on tõene, kui A on väär..
Loogiline element JA
Mõeldud funktsiooni täitmiseks loogiline korrutis (konjunktsioon).Loogiline korrutamine on seos kahe lihtlause A ja B vahel, mille tulemusena on komplekslause X tõene ainult siis, kui mõlemad väited on tõesed korraga.
Loogiline element JA MITTE
Mõeldud funktsiooni täitmiseks loogilise korrutamise eitus (konjunktsiooni eitus).Korrutamise eitus ehk Schaefferi funktsioon on seos kahe lihtlause A ja B vahel, mille tulemusena on komplekslause X väär ainult siis, kui mõlemad väited on samaaegselt tõesed.
Töökäsk
Varustus: universaalne alus, toiteplokk, P1 plaat, tehnoloogilised kaardid I-1 - I-9.
1. Loogiliste signaalide tasemete määramiseks analüüsige statiivi LED-indikaatori tööd.
2. Uurida loogiliste seadmete tööd, järjestikku kasutades tehnoloogilisi kaarte. Tehke iga diagrammi jaoks järgmised ülesanded:
A. täida tõetabeleid,
b. kasutades saadud andmeid, tuvastama loogilised elemendid,
V. nimetage loogilise algebra funktsioone, mida nad täidavad,
d. tähistage skeemi loogilised elemendid vastavate sümbolitega,
d. kirjutada üles valemid, mis väljendavad seost sisend- ja väljundtunnuste vahel.
 |
Küsimused testimiseks 1. Mis on loogiliste elementide eesmärk ja ulatus? 2. Määratlege põhilised loogilised funktsioonid. 3. Määrake LED-indikaatori abil loogikasignaali tase ahela väljundis. 4. Määrake väljundandmetest ahela loogiliste elementide tüübid. 5. Kasutatud plaadil asuvate integraallülituste märgistuse põhjal esitage nende omadused. Laboritöö nr 2. Üldine informatsioon Loogikaelementidest ehitatakse üles keerukamad digiseadmed. Digitehnoloogia üks levinumaid komponente on päästik. Päästik on seade, millel on kaks stabiilset tasakaaluolekut ja mis on võimeline juhtsignaali mõjul ühest olekust teise hüppama. Iga päästiku olek vastab teatud (kõrgele või madalale) väljundpinge tasemele, mida saab hoida suvalise aja jooksul. Seetõttu nimetatakse trigereid kõige lihtsamateks mäluga digitaalautomaatideks, s.t. nende olekut ei määra mitte ainult sisendsignaalid antud ajahetkel, vaid ka nende järjestus trigeri eelmistes taktitsüklites. Praegu põhinevad enamus plätud loogikaelementidel integraallülituste (IC-de) kujul. Neid kasutatakse lülituselementidena iseseisvalt või keerukamate digitaalseadmete osana, nagu loendurid, sagedusjagurid, registrid jne. Teabe salvestamise meetodi alusel jagatakse päästikud sünkroonseteks ja asünkroonseteks seadmeteks. Asünkroonsetes trigerites salvestatakse teave otse koos sisendsignaalide saabumisega. Sünkroonsete (kella) klappide puhul salvestatakse teave ainult siis, kui on olemas kella sünkroonimise impulss. Funktsionaalsete omaduste järgi eristatakse trigereid: eraldi triggeriga (RS-triggerid), viiteelementidega (D-triggerid), loendavate triggeridega (T-triggerid), universaalsed (JK-triggerid). Tavaliselt on päästikul kaks väljundit: edasi () ja pöördvõrdeline (). Päästiku oleku määrab pinge otseväljundis. Käivitussisenditel on järgmised tähised: S – eraldi sisend päästiku ühte olekusse seadmiseks; R – eraldi sisend trigeri nullseisundisse seadmiseks; D – info sisestamine; C – sünkroniseerimissisend; T – loendussisend ja muud. Kõikide flip-flop-ahelate aluseks on asünkroonne RS-flip-flop. RS-flip-flops on kahte tüüpi: need, mis on üles ehitatud loogilistele elementidele "OR-NOT" ja loogilistele elementidele "NAND". Need erinevad aktiivsete signaalide taseme poolest ja neil on oma tähistus (vt tabelit). RS-flip-flopidel on töörežiimid: nulli või ühe oleku seadmine, salvestus, keelatud režiim. Keelatud kombinatsioon (aktiivsed signaalid antakse mõlemale sisendile) rakendatakse vastuolulise käsu andmisel: seatakse samaaegselt ühe ja nulli olekusse. Sel juhul realiseeritakse samad pingetasemed otse- ja pöördväljundis, mis definitsiooni järgi ei tohiks nii olla. Kellaga D-flip-flopidel on info edastamiseks sisend D (0 või 1) ja kellasisend C. Sünkroniseerimisimpulsid (C = 1) spetsiaalsest impulssgeneraatorist suunatakse sisendisse C. D-flip-flops ei sisalda sisendsignaalide keelatud kombinatsioone. Loendaval T-flip-flopil on üks juhtsisend T. Päästiku olekud muutuvad iga kord, kui juhtsignaal muutub. Ühte tüüpi T-flip-flops reageerivad impulsi esiosale, st. vahe jaoks 0-1, teised - lõike jaoks (erinevus 1-0). Igal juhul on väljundimpulsside sagedus 2 korda väiksem kui sisendimpulsside sagedus. Seetõttu kasutatakse T-triggereid sagedusjagajatena 2 või mooduli 2 loenduritega. Seda tüüpi trigerid ei ole IC-dena saadaval. Neid saab hõlpsasti luua D ja JK plätude põhjal. JK plätud on universaalsed, neil on infosisendid J ja K ning sünkroniseeriv sisend C. Neid kasutatakse loendurite, registrite ja muude seadmete loomiseks. Teatud sisendlülituste korral võivad JK-flip-flops töötada RS-, D- ja T-flip-floppidena. Tänu sellele mitmekülgsusele on need saadaval kõigis IC-seeriates. Töökäsk Varustus: universaalne alus, toiteplokk, P2 plaat, tehnoloogilised kaardid II-1 - II-4. 1. Valige ahelas päästik. 2. Täitke iga diagrammi jaoks järgmised ülesanded. a) kirjutage päästiku nimi, b) koostage olekumuutuste tabel sõltuvalt sisendsignaalidest, märkige aktiivsed signaalid noolega (- kõrge tase - loogiline üks, ¯ - madal tase - loogiline null), c) määrake sisendi tüüp (R või S), märkige need tähistused tabelisse ja skeemile (kaartide II-1 ja II-2 puhul), d) näidata päästiku töörežiimid, e) koostada käivitusolekute ajadiagramm.
Päästiku _______________________________________________________________________
Päästiku _______________________________________________________________________
Päästiku _______________________________________________________________________
Küsimused testimiseks 1. Mis on päästik? 2. Selgitage flip-flop sisendite eesmärki. 3. Mis on aktiivse signaali tase? 4. Mis vahe on sünkroonsetel ja asünkroonsetel päästikutel? 5. Selgitage "keelatud" oleku olemust RS-flip-flopis. 6. Kasutades diagrammi, rääkige meile päästiku olekust igas töötsüklis. 7. Kasutatud plaadil asuvate integraallülituste märgistuse põhjal esitage nende omadused. Laboritöö nr 3. Üldine informatsioon Register on operatiivüksus, mis koosneb plätudest ja on mõeldud kahendkoodis teabe vastuvõtmiseks ja salvestamiseks. Registrisse kirjutatavate koodisõnade pikkus oleneb registrit moodustavate trigerrakkude arvust. Sest triger võib teatud ajahetkel võtta ainult ühe stabiilse oleku, siis näiteks 4-bitise sõna kirjutamiseks peab teil olema neljast trigeri lahtrist koosnev register. Koodisõnade kirjutamise meetodi alusel eristatakse paralleelseid, järjestikuseid (nihke) ja universaalseid registreid. Paralleelregistrites kirjutatakse koodsõna paralleelsel kujul, s.o. kõigile päästikrakkudele korraga. Jadaregistris kirjutatakse koodsõna järjestikku, alustades kõige vähemtähtsast või kõige olulisemast numbrist. Kõiki registrisse kuuluvaid klappe ühendab ühine sünkroniseerimissisend, teatud tüüpi ahelatel on nullimistoimingu jaoks ühine sisend R.
Töökäsk Varustus: universaalne alus, toiteplokk, lauad P2, P3, jumper, tehnoloogilised kaardid II-5, II-6, III-1, III-2. 1. Kirjutage üles seadme nimi, mis näitab selle bitimahtu. 2. Analüüsige kahebitiste registrite tööd. 3. Täitke iga diagrammi jaoks järgmised ülesanded. a) kirjutage üles registri nimi, b) kirjutage registrisse mitu erinevat koodisõna, sisestage tulemused tabelisse väljundolekute sõltuvuste kohta sisendsignaalidest, c) joonistage seadmele sümbol, II-5 (P2) |
II-6 (P2)
_______________________________________________________________
Järeldus: _____________________________________________________________
________________________________________________________
4. Neljabitiste registrite puhul täitke järgmised ülesanded.
a) kirjutage üles registri nimi, mis näitab selle mahutavust,
b) visandada sisemine loogiline struktuur,
c) kirjutage registrisse mitu erinevat koodisõna, sisestage tulemused sisendsignaalidest väljundolekute sõltuvuste tabelisse,
d) tee järeldus: mitu taktitsüklit kulub sellesse registrisse ühe koodsõna kirjutamiseks?
III-1 (P3)
_______________________________________________________________
| Sissepääs | Väljub | |||
| D | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
 |
| Sissepääs | Väljub | |||
| D | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
Järeldus: _____________________________________________________________
_________________________________________________________
III-2 (P3)
_______________________________________________________________
| Sisendid | Väljub | ||||||
| D4 | D3 | D2 | D1 | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
Järeldus: _______________________________
___________________________
Küsimused testimiseks
1. Millist seadet nimetatakse registriks? Milleks see mõeldud on?
2. Mis tüüpi registreid te teate? Mille poolest need erinevad?
3. Selgitage "bitisügavuse" mõistet. Mida tähendab väljend "4-bitine register"?
4. Kuidas on vaja funktsionaaldiagrammi muuta, et saada kahebitisest registrist neljabitine register?
5. Mitu erinevat sõna saab kirjutada 2 (4) bitist registrit kasutades?
6. Selgitage igal funktsionaalsel diagrammil, kuidas koodsõna salvestasite?
Laboritöö nr 4.
Üldine informatsioon
Kombinatsioonikoodi muundurid on ette nähtud digitaalse masina sisendites oleva m-elemendilise paralleelkoodi teisendamiseks selle väljunditel n-elemendiliseks koodiks, s.t. koodsõna teisendamiseks ühest vormist teise. Sisend- ja väljundandmete suhet saab määrata loogiliste funktsioonide või tõetabelite abil. Kõige levinumad koodimuundurid on krüpteerijad, dekrüpteerijad, multiplekserid ja demultiplekserid.
Kodeerijaid kasutatakse teabesisendsüsteemides, et teisendada ühes sisendis olev signaal väljundis mitmebitiseks kahendkoodiks. Seega saadetakse iga klaviatuuri klahvi signaal, mis näitab numbrit või tähte, kodeerija vastavasse sisendisse ja selle väljundis kuvatakse see sümbol kahendkoodisõnana. Dekooderid teostavad pöördoperatsiooni ja neid kasutatakse infoväljundsüsteemides. Väljundinformatsiooni visuaalseks hindamiseks kasutatakse dekoodereid koos kuvasüsteemidega. Üks indikaatoritüüp on 7-segmendiline LED- või vedelkristallindikaator. Selleks teisendatakse dekoodri väljundsignaalid 7-segmendilise indikaatori koodiks.
Multiplekserid lahendavad mitmest allikast teabe valimise probleemi, demultiplekserid lahendavad teabe levitamise probleemi mitme vastuvõtja vahel. Neid seadmeid kasutatakse digitaaltehnoloogia protsessorisüsteemides üksikute protsessoriplokkide omavaheliseks ühendamiseks.
Töökäsk
Varustus: universaalne alus, toiteplokk, P4 plaat, tehnoloogilised kaardid IV-1, IV-2, IV-3.
1. Analüüsige dekoodri tööd.
2. Skeemide IV-1 ja IV-2 jaoks täitke järgmised ülesanded:
a) koostab tabeli väljundi olekute sõltuvuse kohta sisendsignaalidest,
b) tee järeldus: millisest kodeerimissüsteemist seade milliseks tõlgib?
c) mitu numbrit on kahendarvul ahelas IV-2? Millist ülesannet SA5 lüliti täidab?
Multiplekser
3. Analüüsige multiplekserit sisaldava vooluringi tööd ja täitke ülesanded:
a) leidke diagrammil multiplekser,
b) kontrollige, kust multiplekseri sisenditest teave pärineb,
c) kontrollige, millist seadet kasutatakse multiplekseri aadressi määramiseks,
d) määrake multiplekserile selle infosisendi aadress, kust soovite signaali selle väljundisse saata,
e) täitke väljundsignaali sõltuvuse tabel sisendinfost ja multiplekserile antud aadressist, sisestades erinevaid aadresse ja andes sisenditele erinevat informatsiooni.
| Aadress | Nr D-sisend ühendatud väljundiga | Sisestage teave | Väljund Y | |||||||||
| A2 | A1 | A0 | D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | ||
Küsimused testimiseks
1. Millist seadet nimetatakse dekoodriks? Milleks see mõeldud on?
2. Millist seadet nimetatakse multiplekseriks? Milleks see mõeldud on?
3. Millist tüüpi näidustusi kasutatakse skeemis IV-2?
4. Mida tähendab väljend “binaarne informatsiooni kodeerimissüsteem” (kümnend, kuueteistkümnend)?
Loogikaahelate tööalgoritmi kirjeldamiseks kasutatakse loogikalgebra matemaatilist aparaati. Loogika algebra töötab kahe mõistega: sündmus on tõene (loogiline "1") või sündmus on väär (loogiline "0"). Loogika algebra sündmusi saab ühendada kahe tehte abil: liitmine (disjunktsioon), mida tähistatakse märgiga U või +, ja korrutamine (konjunktsioon), mida tähistatakse märgiga & või punktiga. Samaväärsuse seost tähistab märk = ja eitust vastava sümboli kohal oleva tulba või apostroofiga (").
Loogikalülitus on n sisendit, mis vastavad n sisendmuutujale X 1 , ... X n ja üks või mitu väljundit, mis vastavad väljundmuutujatele Y 1 .... Ym. Sisend- ja väljundmuutujatel võib olla kaks väärtust: X i = 1 või X i = 0.
Loogikalülituse lülitusfunktsioon (SF) ühendab sisendmuutujad ja ühe väljundmuutujatest loogiliste operatsioonide abil. PF-ide arv on võrdne väljundmuutujate arvuga ja PF võib võtta väärtused 0 või 1.
Loogilised operatsioonid. Suurimat praktilist huvi pakuvad järgmised elementaartehted (funktsioonid).
Loogiline korrutis (konjunktsioon),
Loogiline liitmine (disjunktsioon),
Loogiline korrutamine inversiooniga,
Loogiline lisamine inversiooniga,
Summeerimismoodul 2,
Samaväärsus.
Loogikaelemendid. Seal on digitaalsed integraallülitused, mis vastavad põhilistele loogikatoimingutele. Loogiline korrutamine vastab loogilisele elemendile "AND". Loogiline lisamine vastab loogilisele elemendile "OR". Loogiline korrutamine inversiooniga - loogiline element "AND-NOT". Loogiline liitmine inversiooniga - loogiline element "OR-NOT". Inversioonioperatsioon vastab loogilisele elemendile "EI". On mikroskeeme, mis teostavad palju muid loogilisi toiminguid.
Tõe tabelid. Peamine viis PF määramiseks on koostada tõepära tabel, milles on iga sisendmuutujate komplekti jaoks näidatud PF väärtus (0 või 1). Loogilise elemendi "EI" (loogiline tehe) tõesuse tabelil on vorm
| Sisend X | Väljund Y |
1.1. Loogilise elemendi "OR-NOT" omaduste uurimine
Loogilise elemendi "OR-NOT" uurimise skeem on näidatud joonisel fig. 1.
Diagrammil Joon. 1 loogikaelemendi sisendid "VÕI EI"ühendatud sõnageneraatoriga, mis moodustab kahendarvude jada 00, 01, 10 ja 11. Iga numbri parempoolne (madalat järku) kahendnumber vastab loogilisele muutujale X1, vasak (kõige olulisem) loogilisele muutujale X2 . Samuti on ühendatud loogikaelemendi sisendid loogikaproovid, mis süttivad punaselt, kui sellele sisendile saabub loogiline “1”. Loogikaelemendi väljund on ühendatud loogikasondiga, mis süttib punaselt, kui väljundisse ilmub loogika “1”.
Loogilise elemendi "OR-NOT" uurimise vooluringi ehitamine
Käivitage programm Windowsi töölaual oleva otsetee abil Elektroonika töölaud.
Joonisel fig. 1 viiakse läbi kahes etapis: kõigepealt asetame selle nii, nagu on näidatud joonisel fig. 1 elementide piktogrammid ja seejärel ühendage need järjestikku.
1. Klõpsake nuppu
komponentide ja instrumentide raamatukogu paneelid. Ilmuvast loogilise elemendi aknast tõmmake välja loogilise elemendi ikoon NOR("VÕI EI").
2. Klõpsake nuppu
Tõmmake ilmuvast aknast järjestikku välja loogikasondi ikoonid.
3. Voltige loogikasondid lahti, nagu on näidatud joonisel. 1. Selleks kasutage funktsioonipaneelil olevat pööramisnuppu
4. Klõpsake nuppu
komponentide ja instrumentide raamatukogu paneelid. Tõmmake kuvatavas indikaatoriaknas ikoon välja sõna generaator
5. Asetage elementide ikoonid pukseerimismeetodil, nagu näidatud joonisel fig. 1 ja ühendage elemendid vastavalt joonisele.
6. Topeltklõpsake esipaneeli avamiseks sõna generaator.
Paneeli vasakul küljel sõna generaator Koodikombinatsioonid kuvatakse kuueteistkümnendkoodis ja alumises osas - binaarkoodis.
7. Täitke kuueteistkümnendkoodi aken koodikombinatsioonidega, alustades nulliga ülemises nulli lahtris ja lisades seejärel igasse järgmisesse lahtrisse 1. Selleks klõpsake nuppu, ilmuvas eelseadistatud aknas lubage valik Üles loendur ja klõpsake nuppu Nõustu.
8. Aknas Sagedus seadke koodikombinatsioonide genereerimise sagedus 1 Hz.
Kahendarvude jadad 00, 01, 10 ja 11 vastavad kuueteistkümnendkoodis - 0, 1, 2, 3. Programmeerime generaatori perioodiliselt genereerima määratud numbrijada.
9. Sisestage aknasse Lõplik number 0003 klõpsake nuppu Tsükkel.
10. Käivitage simulatsiooniprotsess lüliti abil. Jälgige, milliste sisendsignaalide kombinatsioonide korral ilmub loogikaelemendi väljundisse "1". Klõpsates nuppu Samm, täitke aruandes elemendi "OR-NOT" tõesuse tabel. Peatage simulatsiooniprotsess lüliti abil.
11. Salvestage fail oma Perekonnanimi nime all Zan_17_01 .