Методичка часть 1. Комитет российской федерации по рыболовству

• Название: Комитет российской федерации по рыболовству
• Дата: 21.05.2022
• Размер: 2.57 Mb.
• Имя файла: Методичка часть 1.doc
• Тип: Лабораторная работа; #541909
• страница: 9 из 9

Лабораторная работа №9. «Работа в Electronics Workbench. Регистры».

1. Цель работы:

1.1. Изучить принцип работы параллельного регистра.

1.2. Изучить принцип работы последовательного регистра.
2. Общие сведения.

Регистр представляет собой набор триггеров, число которых соответствует числу разрядов запоминаемого слова. Регистр используется для хранения n-разрядного слова и выполнения над ним логических преобразований. При этом в регистре могут выполняться следующие микрооперации:

• 
  прием (запись) слова;
  
• 
  передача слова в другой регистр;
  
• 
  поразрядные логические операции;
  
• 
  сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
  
• 
  преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
  
• 
  установка регистра в начальное состояние (сброс).
  

Кроме того, регистр может осуществлять преобразование двоичного кода из прямого в обратный (когда единицы заменяются нулями, а нули – единицами), и наоборот.

В каждом из триггеров, составляющих регистр, хранится соответствующая цифра разряда числа. Поэтому по способу ввода и вывода разряда числа регистры разделяются на параллельные, последовательные и параллельно-последовательные.

В параллельном регистре ввод или вывод слова осуществляется одновременно для всех разрядов. В последовательном регистре разряды числа вводятся и выводятся последовательно один за другим. В параллельно-последовательном регистре ввод осуществляется в параллельной форме, а вывод в последовательной, или наоборот.

Регистр


Рис. 8.1. Цифровые элементы «Electronics Workbench».
Функциональная схема параллельного регистра на RS-триггерах приведена на рис. 8.2. Подготовка к приему информации (обнуление триггеров) составляет первый такт. Во втором такте по сигналу «1», подаваемому по шине П (прием), двоичное число x₁x₂x₃x₄ всеми разрядами одновременно (параллельно) через конъюнкторы (элементы И) записывается в разряды регистра. Выдача сигнала в прямом коде осуществляется по сигналу, подаваемому по шине В_пр, в обратном - В_обр.

В последовательных регистрах двоичное число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Разряды самого регистра соединены последовательно. Каждый разряд выдает информацию в следующий разряд и одновременно принимает новую информацию из предыдущего. Для этого каждый разряд должен иметь два запоминающих элемента, т.е. двухступенчатый триггер. Двухступенчатый триггер (например, JK-триггер, D-триггер) представляет собой совокупность двух запоминающих элементов. Если в цепи таких триггеров выходы одного соединить с входами другого, то по фронту тактового импульса, подаваемого на вход С, во входную (первую) ступень каждого триггера будет заноситься информация из выходной (второй) ступени предыдущего триггера, а по спаду импульса она будет переписываться в выходную ступень.



Рис. 8.2. Схема параллельного регистра на RS-триггерах.



Рис. 8.3. Условное обозначение 8-битного параллельного регистра (74165).
Функциональная схема последовательного регистра приведена на рис. 8.4. Разряды двоичного числа, начиная с младшего, последовательно поступают на входы старшего разряда регистра. Поступление разрядов числа на входы J и K чередуются с поступлением импульсов сдвига на входы С, которыми вводимые разряды продвигаются вдоль регистра, пока младший разряд n-разрядного числа не окажется в младшем разряде регистра.


Рис. 8.4. Функциональная схема последовательного регистра.
Д ля выдачи записанного числа в последовательной форме надо на выходы старшего разряда регистра подать x_i=0, x_i=1, а на шину импульсов сдвига – n импульсов. Первый импульс выдвинет из младшего разряда регистра младший разряд числа, на его место передвинется второй разряд числа и.т.д. В итоге все число сдвинется вдоль регистра на один разряд, а в старший разряд регистра будет записан 0. После n импульсов сдвига число будет полностью выведено из регистра, а его разряды окажутся заполнены 0.
3. Задания для выполнения лабораторной работы.

3.1. Собрать схему изображенную на рис. 8.2 и записать в нее двоичное число от 0000 до 1111 в соответствии с выражением n+1, где n – номер варианта. Результаты на выходе регистра должны быть получены в прямом и обратном кодах.
Ход выполнения работы должен быть отражен в отчете по выполнению лабораторной работы.
4. Контрольные вопросы.

1. 
   Что называется регистром и для чего он необходим?
   
2. 
   В чем заключаются отличия параллельного, последовательного и параллельно-последовательного регистров.
   
3. 
   Объясните принцип работы параллельного регистра.
   
4. 
   Объясните принцип работы последовательного регистра.
   

Лабораторная работа №10. «Работа в Electronics Workbench. Счетчики».

1. Цель работы:

1.1. Изучить принцип работы счетчика импульсов.
2. Общие сведения.

Счетный триггер, или Т-триггер, который показан на рис. 9.1. (а) имеет два выхода и один вход. При положительном перепаде напряжения на счетном входе Т-триггера сигналы на его выходах меняются на противоположные. В качестве основы построения счетного триггера может быть использован динамический D-триггер. При этом его инверсный выход должен быть соединен с информационным входом (рис. 9.1 б).


а) условное обозначение; б) схема на D-триггере;

Рис. 9.1. Счетный триггер.
Рассмотрим простой трехразрядный двоичный счетчик импульсов, состоящий из трех Т-триггеров, которые имеют входы R для установки нуля (рис. 9.2).

В исходном состоянии все триггеры находятся в 0 состоянии (рис. 9.3.). После подачи первого входного импульса триггер Т1 переходит в состояние 1, а после второго в состояние 1 переходит Т2, а Т1 возвращается в состояние 0 и.т.д.


Рис. 9.2. Трехразрядный двоичный счетчик импульсов.


Рис. 9.3. Диаграммы сигналов в счетчике импульсов.
Из табл. 9.1 видно, что по состоянию триггеров можно определить сколько импульсов было подано на вход счетчика. В общем случае емкость счетчика равна 2ⁿ, где n – число триггеров в счетчике.
Таблица 9.1. Состояние триггеров счетчика импульсов.

Число входных импульсов	Состояние триггера
	Т3	Т2	Т1
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1
6	1	1	0
7	1	1	1
8	0	0	0

3. Задания для выполнения лабораторной работы.

3.1. Собрать схему изображенную на рис. 9.4. В схеме используется Function Generator (Генератор функций), 4-bit Binary Counter (4-х битный двоичный счетчик) и семи сегментный индикатор с декодером.

Function Generator (Генератор функций) – источник напряжения, выдающий сигналы синусоидальной, треугольной и ступенчатой формы (рис. 9.6). В основном окне генератора можно выбрать форму выходного сигнала с помощью одного из трех переключателя, а также одну из нескольких опций.

Параметры генератора:

Frequency (Частота - варьируется от 1Гц до 999МГц) – определяет количество генерируемых импульсов на выходе генератора в течение 1 сек.

Amplitude (Амплитуда) – амплитуда сигнала на выходе.
3.2. Самостоятельно изучить работу других счетчиков представленных в «Electronics Workbench».

Рис. 9.4. Подсчет количества импульсов.

Генератор функций


Рис. 9.5. Инструменты «Electronics Workbench».



а) условное обозначение; б) основное окно.
Рис. 9.6. Генератор функций.

Ход выполнения работы должен быть отражен в отчете по выполнению лабораторной работы.
4. Контрольные вопросы.

1. 
   Что называется счетным триггером и для чего он необходим?
   
2. 
   Как можно реализовать счетный триггер?
   
3. 
   Поясните принцип работы счетного триггера.
   
4. 
   Приведите схему трехразрядного двоичного счетчика импульсов.
   
5. 
   Поясните принцип работы трехразрядного двоичного счетчика импульсов.
   
6. 
   Для чего необходим генератор функций?
   

Приложение №1. Требования к оформлению отчета по лабораторным работам.

1. 
   Титульный лист.
   

2. 
   Ход выполнения работы.
   

В лабораторных работах №1 - 4 в отчет необходимо поместить не только собранные схемы, но и полученные для них графики зависимостей на логическом анализаторе.
В лабораторных работах №5 - 11 в отчет необходимо поместить не только собранные схемы, но и рисунки (скриншоты), иллюстрирующие правильное функционирование собранных в соответствии с заданием схем.

Список рекомендованной литературы.

1. Айден К., Фибельман Х., Крамер М. Аппаратные средства РС. СПб.: БХВ, 1996.
2. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. СПБ.: Питер, 2000.
3. Макарова Н.В., Бройдо В.Л., Ильина О.П. и др. Информатика /Под ред. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 2003.
4. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-е изд.-СПб.: Питер, 2005.
5. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. СПб.: Питер, 2002.
6. Калиш Г.Г. Основы вычислительной техники.-М.: Высш. Шк., 2000.
7. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии.-М.: Бинком, 2002.
8. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсные и цифровые устройства.-М.: Высш. шк., 2002.-351 с.
9. Гребенюк Е.И., Гребенюк Н.А. Технические средства информатизации.-М.: Изд. Центр «Академия», 2004.-272 с.

10. Мышляева И.М. Цифровая схемотехника.- М.: Изд. Центр «Академия», 2004.-400 с.
11. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. СПБ.: Питер, 2000, 576 с.
12. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергоатомиздат, 1991. 592 с.
13. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. СПБ.: Питер, 1999. 704 с.
14. Новиков Ю., Черепанов А. Персональные компьютеры. СПБ.: Питер, 2001. 464 с.
15. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети СПБ.: Питер, 2000. 672 с.
16. Петров В.М. Информационные системы. СПБ.: Питер, 2002. 688 с.
17. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / Под. ред. А.П. Пятибратова. М.: Финансы и статистика, 2001. 512 с.
18. Смирнов А.Д. Архитектура вычислительных систем. М. Наука, 1990. 320 с.
19. Хелд Г. Технологии передачи данных. СПБ.: Питер, 2003. 720 с.


АГТУ зак. тираж