Главная страница
Навигация по странице:

  • 1.2.2

  • 2.2.2

    		•

    1 Лабораторная работа 1. Логические элементы 1 Цель работы


    Скачать 0.99 Mb.
    Название1 Лабораторная работа 1. Логические элементы 1 Цель работы
    Дата06.06.2022
    Размер0.99 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла1.docx
    ТипЛабораторная работа
    #571620
    страница1 из 4
      1   2   3   4

    1   Лабораторная работа №1. Логические элементы

    1.1  Цель работы:


    -       определение взаимозависимости уровней входных и выходных сигналов основных логических элементов;

    -       освоение способов наращивания числа входов логических элементов;

    -       освоение различных методов и средств, применяемых для исследования цифровых устройств.

    1.2   Рабочее задание

    1.2.1     Исследования на стенде Degem Systems


    1.2.1.1         Исследовать логику работы элементов NOT, AND, OR, размещенных на плате EB-131.

    1.2.1.2         Проверить возможности наращивания числа входов логических элементов AND и OR.

    1.2.1.3         Исследовать логику работы элементов NAND, NOR, XOR, размещенных на плате EB-132.

    1.2.2     Исследования в системе моделирования Electronics Workbench

    1.2.2.1         Исследовать логику работы элементов NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR.

    1.2.2.2         Проанализировать работу микросхемы логического элемента, предложенного преподавателем.

    1.3   Оборудование рабочего места:

    -       лабораторный стенд PU-2000;

    -       съемные платы EB-131 и EB-132;

    -       соединительные провода и перемычки;

    -       компьютер с загруженной программной средой Electronics Workbench.

    1.4   Методические указания к выполнению работы

    1.4.1.  Краткие сведения из теории и практические рекомендации

    Логические элементы – устройства, реализующие логические функции. Они выпускаются в виде микросхем, содержащих в своем составе несколько однотипных логических элементов.

    Как сказано в введении, первая часть лабораторного исследования проводится на стенде, на котором могут быть установлены различные платы, содержащие в своем составе некоторое количество определенных микросхем. Экспериментальные исследования в данной лабораторной работе проводятся с помощью съемных плат ЕB-131 и EB-132 (рисунки 1.1 и 1.2), на поверхности которых изображены условно-графические обозначения элементов с соответствующими выводами в виде гнезд для соединений, а сами микросхемы размещены в нижней невидимой стороне платы. Соединения их с соответствующими переключателями уровней (А, В, С) осуществляются с помощью соединительных проводов и перемычек. На панелях размещены схемы с фиксированными соединениями, предоставляющие возможности исследования логики их работы.



    Рисунок 1.1



    Рисунок 1.2

    Наиболее простой метод исследования характера работы логического элемента заключается в подаче всевозможных комбинаций логических уровней на его входы и наблюдении уровня выходного сигнала. Именно этим методом мы будем пользоваться для определения свойств логических элементов, т.е. построения их таблицы истинности.

    Вторая часть лабораторного исследования проводится посредством моделирования в программной среде Electronics Workbench, т.е. путем осуществления виртуальных экспериментов. В программную среду Electronics Workbench введены достаточно разнообразный набор инструментальных средств, которые предоставляют весьма широкие возможности для проведения экспериментальных исследований. Некоторые из этих средств мы используем в наших экспериментах и тем самым будем осваивать методику их применения.

    В первом опыте моделирования мы будем пользоваться тем же методом, который применялся в экспериментах на стенде, т.е. будем подавать с помощью переключателей всевозможные комбинации логических уровней на входы исследуемых элементов и наблюдать уровни их выходных сигналов.

    Более наглядный результат можно получить путем подачи на входы элемента прямоугольные импульсы различной частоты и наблюдением и сопоставлением временных диаграмм входных и выходного сигналов элемента с помощью логического анализатора (Logic Analyzer). Этот метод предложен для проведения второго моделирующего эксперимента (с микросхемой логического элемента). Освоение этих методов закладывает основу для организации дальнейших исследований, где они будут применяться в различных сочетаниях в зависимости от типа исследуемых устройств и характера их управляющих сигналов.

    Еще одно средство, которое необходимо взять в свое вооружение, это – создание подсхем. Одним из достоинств таких подсхем является возможность их повторного и многократного использования и в других экспериментах путем переноса их из одного файла в другой. Другим достоинством использования подсхем является возможность представления объемных схем в виде нескольких функциональных блоков структурной схемы, что несомненно способствует их наглядности. В этой работе, в качестве первого опыта, предлагается создать подсхему источника логических уровней.

    1.4.2.  Порядок выполнения рабочего задания

    К п.1.2.1.1. Установите плату EB-131 на лабораторный стенд и исследуйте логику работы элемента NOT (рисунок 1.3), двухвходовых элементов AND (рисунок 1.4) и OR (рисунок 1.5),  подавая различные уровни на их входы с помощью переключателей и наблюдая за результатом на выходе F1. Результаты этого и всех последующих исследований на стенде запишите в таблицу 1.1.

    Т а б л и ц а 1.1

     
     
     
    NOT А
    AND
    OR
    NAND
    NOR
    XOR

    A
    B
    C
    F1
    F1
    F2
    F1
    F2

    0
    0
    0
     
     
     
     
     
     
     
     

    0
    0
    1
     
     
     
     
     
     
     
     

    0
    1
    0
     
     
     
     
     
     
     
     

    0
    1
    1
     
     
     
     
     
     
     
     

    1
    0
    0
     
     
     
     
     
     
     
     

    1
    0
    1
     
     
     
     
     
     
     
     

    1
    1
    0
     
     
     
     
     
     
     
     

    1
    1
    1
     
     
     
     
     
     
     
     

     

    К п.1.2.1.2. Результат наращивания числа входов логических элементов до трех, полученных соединением двух двухвходовых элементов (рисунки 1.4 и 1.5) можно наблюдать на выходе F2.



    Рисунок 1.3



    Рисунок 1.4



    Рисунок 1.5

    К п.1.2.1.3. Установите плату EB-132 на лабораторный стенд и исследуйте логику работы двухвходовых элементов NAND (рисунок 1.6), NOR (рисунок 1.7) и XOR (рисунок 1.8).



    Рисунок 1.6



    Рисунок 1.7



    Рисунок 1.8

    К п.1.2.2.1. Соберите схему для исследования элемента NOT, представленную на рисунке 1.9, и исследуйте логику его работы, подавая на его вход сигналы различного уровня с помощью переключателя. Результаты этого и всех последующих экспериментов на моделирование запишите в таблицу 1.2.



    Рисунок 1.9

    Т а б л и ц а 1.2

    A
    B
    NOT А
    AND
    NAND
    OR
    NOR
    XOR
    XNOR

    0
    0
     
     
     
     
     
     
     

    0
    1
     
     
     
     
     
     
     

    1
    0
     
     
     
     
     
     
     

    1
    1
     
     
     
     
     
     
     

    С целью ускорения построения схем изучаемых устройств в дальнейших экспериментах и проведения соответствующих исследований будем использовать различные вспомогательные средства, оформленные в виде подсхем. В качестве одного из таких средств создайте источник логических уровней под названием “0_1” (рисунок 1.10).



    Рисунок 1.10

    Соберите схему для комбинированного исследования двухвходовых логических элементов (рисунок 1.11) и исследуйте логику их работы.



    Рисунок 1.11

    К п.1.2.2.2. На рисунке 1.12 представлена схема исследования микросхемы трехвходового элемента AND c помощью логического анализатора (Logic Analyzer). Соберите аналогичную схему для исследования работы микросхемы одного из трехвходовых элементов, предложенного преподавателем, и проанализируйте работу одного из элементов этой микросхемы. Результаты анализа скопируйте в отчет.



    Рисунок 1.12

    1.5   Вопросы

    1. Опишите логику работы исследованных в лабораторной работе логических элементов.

    2. Как осуществляется наращивание числа входов элементов AND и OR?

    3. Как можно осуществить наращивание числа входов элементов NAND и NOR?

    4. Опишите методику проведения исследований с помощью логического анализатора.

    2   Лабораторная работа №2. Комбинационные устройства

    2.1   Цель работы:

    -       изучение и усвоение законов и соотношений алгебры логики;

    -       освоение методики построения схем комбинационных устройств на основе логических элементов;

    -       освоение методики работы с логическим преобразователем.

    2.2   Рабочее задание

    2.2.1     Исследования на стенде Degem Systems

    2.2.1.1         Исследовать логику работы комбинационных схем на съемной плате EB-131.

    2.2.1.2         Исследовать логику работы комбинационных схем на съемной плате EB-132.

    2.2.2     Исследования в системе моделирования Electronics Workbench

    2.2.2.1         Построить схемы предложенного преподавателем устройства, реализующую таблично заданную функцию, на основе базовых элементов и на основе элементов NAND.

    2.2.2.2         Изучить методику построения схемы комбинационного устройства с помощью логического преобразователя (Logic Converter) и реализовать предыдущую схему с его помощью.

    2.3   Оборудование рабочего места:

    -       лабораторный стенд PU-2000;

    -       съемные платы EB-131 и EB-132;

    -       соединительные провода и перемычки;

    -       компьютер с загруженной программной средой Electronics Workbench.

    2.4   Методические указания к выполнению работы

    2.4.1     Краткие сведения из теории и практические рекомендации

    Комбинационными устройствами называются устройства, выходные сигналы которых определяются только комбинацией входных сигналов. Синтез схемы комбинационного устройства осуществляется в определенной последовательности, который состоит из следующих этапов:

    -       словесное задание функции устройства;

    -       построение таблицы истинности устройства;

    -       представление функции устройства логическим выражением;

    -       минимизация полученного логического выражения;

    -       построение схемы устройства.

    Проиллюстрируем эти действия на примере таблично заданной функции (таблица 2.1).

    Т а б л и ц а 2.1

    A
    B
    C
    F

    0
    0
    0
    1

    0
    0
    1
    0

    0
    1
    0
    0

    0
    1
    1
    1

    1
    0
    0
    1

    1
    0
    1
    0

    1
    1
    0
    1

    1
    1
    1
    1

    .

    Схема, реализующая заданную функцию на основе базовых элементов (с дополнительными элементами, необходимыми для ее исследования) представлена на рисунке 2.1, а схема на основе элементов NAND – на рисунке 2.2  .



    Рисунок 2.1



    Рисунок 2.2

    В программу Electronics Workbench встроен прибор под названием “логический преобразователь” (Logic Converter), с помощью которого можно проделать все перечисленные этапы синтеза схемы комбинационного устройства. На рисунке 2.3 последовательно представлены этапы синтеза, реализованные с помощью логического преобразователя.



    Рисунок 2.3

    При анализе существующей схемы по результатам ее исследования составляется таблица истинности устройства и по ней, при необходимости, определяется логическое выражение.
      1   2   3   4

    написать администратору сайта