методичка. методичка по лабам Основы электроники. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине Основы электроники

• Название: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине Основы электроники
• Анкор: методичка
• Дата: 13.11.2019
• Размер: 2.57 Mb.
• Имя файла: методичка по лабам Основы электроники.docx
• Тип: Методические указания; #94919
• страница: 11 из 15

Контрольные вопросы

1.5.1 Построить таблицы истинности для каждого исследуемого логического элемента.

1.5.2 Показать, что операция ИЛИ может быть реализована на логических элементах И и НЕ.

1.5.3 Показать, что операция равнозначности может быть реализована на логических элементах И и НЕ.

1.5.4 Показать, что операция неравнозначности может быть реализована на логических элементах И и НЕ.

1.5.5 Показать, что операция ИЛИ-НЕ может быть реализована на логических элементах И и НЕ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10.

Исследования комбинационных цифровых устройств

Цель работы: приобретение навыков построения комбинационных цифровых устройств (КЦУ), используя логические элементы; исследование комбинационных цифровых устройств: шифратор, дешифратор.

2.1 Комбинационные цифровые устройства. Основные понятия

В цифровой технике при построении сложных устройств применяют не только отдельные логические элементы, реализующие элементарные логические функции, но и их комбинации в виде типовых структур, выполняемых как единое целое в виде ИМС. На входы таких схем могут подаваться информационные логические сигналы и сигналы управления. Сигналы управления могут определять порядок передачи входных сигналов на выход или играть роль импульсов синхронизации.

Синтез комбинационных цифровых устройств предусматривает построение структурной схемы устройства, т.е. определение состава необходимых логических элементов и соединений между ними, при которых обеспечивается преобразование входных цифровых сигналов в выходные в соответствии с заданными условиями работы устройства. В процессе синтеза подразумевается необходимость минимизации аппаратных затрат на реализацию устройства. В наиболее общем виде можно рассматривать КЦУ как устройство, обеспечивающее преобразование m - разрядного входного кода в n - разрядный выходной код.

2. 
   Дешифраторы
   

Дешифратором (декодером) является КЦУ с несколькими входами и выходами, у которого каждой комбинации входных сигналов соответствует активное значение только одного определённого выхода. Полный дешифратор с mвходами имеет (2)mвыходов. Таблица истинности трёхвходового Х1, Х2, Х3 полного дешифратора с единичными активными значениям и выходных сигналов Y0, Y1, Y2, Y3 , Y4, Y5, Y6, Y7 представленав таблице 2.1.

Табл. 2.1

Х3	Х2	Х1	Y0	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1

Если задачу синтеза соответствующего табл. 2.1 КЦУ рассматривать как синтез восьми одновходовых КЦУ, то для каждой из булевых функций можно записать соответствующую формулу

Y0 = X3X2X1, Y1 =X3 X2X1, Y2 =X3X2X1, Y3 =X3X2X1,

Y4 =X3X2X1, Y5 = X3X2X1, Y6 = X3X2X1, Y7 = X3X2X1.

В соответствии с формулами собирается схема, в которой применяются 3 инвертора и 8 трёхвходовых схем 3И. Условное обозначение дешифратора приведено на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 – дешифратор.

2. 
   Шифраторы
   

Шифраторы (кодеры) это такие КЦУ, которые выполняют задачи, обратные дешифрации. С их помощью активным значениям определённых входных сигналов можно поставить в соответствие заданные выходные коды.

Таблица истинности восьмивходового полного шифратора с нулевыми активными значениями входных сигналов представлена в табл. 2.2.

Табл.2.2

Х7	Х6	Х5	Х4	Х3	Х2	Х1	Х0	Y3	Y2	Y1
0	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0
1	1	0	1	1	1	1	1	1	0	1
1	1	1	0	1	1	1	1	1	0	0
1	1	1	1	0	1	1	1	0	1	1
1	1	1	1	1	0	1	1	0	1	0
1	1	1	1	1	1	0	1	0	0	1
1	1	1	1	1	1	1	0	0	0	0

На основе таблицы можно записать соответствующие структурные формулы для Y1, Y2, Y3, а затем выполнить необходимые действия по их упрощению. Но в данном случае можно воспользоваться особенностью входных переменных, которые в интересующих нас комбинациях только в одном разряде имеют нулевое значение. Это позволяет, не прибегая к громоздкой в случае восьми входных переменных записи и преобразованию структурных формул в общем виде, представить значения выходных переменных следующим образом:

.

Реализация рассматриваемого шифратора потребует трёх логических элементов 4И-НЕ. Условное обозначение шифратора приведено на рис. 2.3.

Рисунок 2.2 – шифратор.

2. Порядок выполнения лабораторной работы №2

2.4.1 Собрать схему на логических элементах, изображённую на рис. 2.3

2.4.2 Входы X3, X2, X1 логических элементов через переключатели 1, 2, 3, 4 (переключатели должны обозначаться одним символом) подключить к шинам Лог.«1» с напряжением +4В и Лог.«0» с напряжением 0В. Коммутируя шины с входами логических элементов в соответствии таблицей истинности, необходимо регистрировать уровни выходных напряжений на выходах Yлогических элементов И и И-НЕ с помощью индикаторных лампочек Bulb. При правильно собранной схеме уровни на выходах Y0, Y1, Y2, Y3 , Y4, Y5, Y6, Y7 будут соответствовать таблице истинности 2.1 дешифратора.

Рисунок 2.3

2.4.3 Собрать схему на логических элементах, изображённую на рис. 2.4

Рисунок 2.4

2.4.4 Входы Х7, Х6, Х5, Х4, X3, X2, X1, Х0 логических элементов через переключатели 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (переключатели должны обозначаться одним символом) подключить к шинам Лог.«1» с напряжением +4В и Лог.«0» с напряжением 0 Коммутируя шины с входами логических элементов в соответствии таблицей истинности, необходимо регистрировать уровни выходных напряжений на выходах Y логических элементов и 4И-НЕ с помощью индикаторных лампочек Bulb. При правильно собранной схеме уровни на выходах Y1, Y2, Y3 будут соответствовать таблице 2.1