Лабораторная работа 4.docx. Лабораторная работа Исследование коммутационных узлов демультиплексора и мультиплексора) Цель работы изучить особенности работы мультиплексора и демультиплексора, а также получить практические навыки работы сними.
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Лабораторная работа Исследование коммутационных узлов демультиплексора и мультиплексора) Цель работы изучить особенности работы мультиплексора и демультиплексора, а также получить практические навыки работы сними. Мультиплексор Мультиплексор (М) − это функциональный узел, осуществляющий подключение (коммутацию) одного из нескольких входов к выходу у. На выход такого устройства передается логический уровень того информационного разряда, номер которого в двоичном коде заданна адресных входах хи х. Может использоваться для преобразования параллельного кода в последовательный. Условное изображение мультиплексора на четыре входа и возможный вариант его структурной схемы показаны на рисунок 4.1, аи б Рисунок 4.1 – Мультиплексора условное изображение б – вариант структурной схемы При хи х = 0, у = а при хи х = 1, у = b; при хи х = 0, у = c и при хи х = 1, у = d. Функционирование мультиплексора описывается выражением (4.1): (4.1) Вход Е – разрешающий при Е = 1 мультиплексор работает как обычно, при Е = 0 выход узла находится в неактивном состоянии, мультиплексор заперт. Серийные узлы выпускаются с числом адресных входов пи при возможном числе п коммутируемых входов. При необходимости коммутировать большее количество входов используют несколько мультиплексоров. Мультиплексоры находят широкое применение в устройствах отображения информации в различных устройствах управления. Так как мультиплексор может пропустить на выход сигнал с любого информационного входа, адрес которого установлен на соответствующих адресных входах, тона основе мультиплексоров реализуют логические функции, подавая на информационные входы логические 1 или 0 в соответствии с таблицей переключений, а на адресные входы – аргументы функции. 4.2. Демультиплексор Демультиплексор (DMS) выполняет функцию, обратную функции мультиплексора, те. производит коммутацию одного входного сигнала на 2n выходов, где n – число адресных входов х Демультиплексор имеет один информационный входи несколько выходов, причем вход подключается к выходу у, имеющему заданный адрес. В качестве примера на рисунке 4.2, б дано условное графическое обозначение демультиплексора, имеющего четыре выхода, закон функционирования которого заданна рисунке 4.2, а. Пользуясь законом функционирования, запишем переключательные функции для выхода устройства (4.2): (4.2) Функциональная схема демультиплексора, реализующая эти выражения, приведена на рисунке 4.2, в. Рисунок 4.2 – Демультиплексора закон функциональности б – условное графическое изображение в – функциональная схема демультиплексора Если общее число выходов разрабатываемого устройства превышает имеющиеся в выпускаемых интегральных микросхемах, то используют параллельное подключение нескольких схем. На рисунке 4.3, а показано демультиплексорное дерево, построенное на мультиплексорах с четырьмя выходами. Рисунок 4.3 – Демультиплексорное дерево а – демультиплексорное дерево, построенное на мультиплексорах с четырьмя выходами б – комбинационное устройство Объединяя мультиплексор с демультиплексором, получают комбинационное устройство, в котором по заданным адресам один из входов подключается к одному из его выходов (рисунок 4.3, б. Задание 1. Запустить среду разработки Electronics Workbench, собрать на рабочем поле этой среды схему (рисунок 4.4) для испытания мультиплексора М х изв) (в программной среде NI Multisim выбрать 74151N), установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы. Скопировать схему на страницу отчета. Мультиплексор Мс разрешающим входом G осуществляет передачу сигнала с каждого информационного входа D0, D1, …, D7, заданного 3- разрядным кодом АВС – адресом выбираемого входа, на единственный выход Y. Разрядность (3) управляющего сигнала определяет количество входов (2^3=8), с которых мультиплексор может принимать информацию. Если предположить, что к входам D0, D1, …, D7 мультиплексора М присоединено 8 источников цифровых сигналов – генераторов последовательных двоичных слов, то байты от любого из них можно передавать на выход Y. Скопировать схему на страницу отчета. Для иллюстрации работы мультиплексора запишем в ячейки памяти логического генератор слова произвольные разрядные кодовые слова рисунок 4.5), ас помощью ключей А, В, С сформируем управляющий сигнал 111. Записать впервые восемь ячеек памяти генератора произвольные 8- разрядные кодовые слова, задать частоту f = 500 кГц и режим его работы см. рисунок 4.5). Задать частоту f = 20 МГц таймера логического анализатора. Установить с помощью ключей А, Ви Садресный код (см. таблицу 4.1), и запустить программу моделирования мультиплексора. Получить и скопировать временные диаграммы входных сигналов D0, D1, …, D7 и выходного сигнала мультиплексора на страницу отчета. Рисунок 4.4 – Схема для испытаний мультиплексора Рисунок 4.5 – Произвольные разрядные кодовые слова логического генератора Таблица 4.1 – Исходные данные Параметр Варианты 1, 16, 18 2, 15, 19 3, 14, 20 4, 13, 21 5, 12, 22 6, 11, 23 7, 10, 24 8, 9, 17 A 0 1 0 1 0 1 0 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 0 0 0 1 1 1 1 разрядное кодовое слово Не менее 10 шт. по выбору Задание 2. Исследование работы демультиплексора Создайте схему, изображенную на рисунке 4.6. F программной среде NI Multisim выбрать 74STD154N. Рисунок 4.6 – Схема для испытания демультиплексора Запустить среду разработки Electronics Workbench, собрать на рабочем поле этой среды схему (рисунок 4.6) для испытания демультиплексора М х изв, установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы. Скопировать схему на страницу отчета. С целью автоматизации процесса моделирования к входу демультиплексора подключен логический генератор с записанными в его ячейки памяти адресными кодами от 0000 до 1111, а для визуализации сигналов на выходах включены 16 логических пробников 1, 2, …, 16 и логический анализатор. Запустить программу моделирования демультиплексора DMS1×16. Последовательно подавать (щелкая мышью по кнопке 15 см. рисунок 4.6). Скопировать на страницу отчета временные диаграммы выходных сигналов демультиплексора DMS1×16. Содержание отчета 1. Название и цель работы. 2. Перечень приборов, использованных в экспериментах, сих краткими характеристиками. 3. Изображения электрических схем для испытания дешифратора и шифратора. 4. Копии временных диаграмм и таблицы переключений, отображающие работу исследуемых преобразователей кодов. 5. Выводы по работе. |