курица. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов специальности 09. 02. 01 компьютерные системы и комплексы по дисциплине Проектирование цифровых устройств
 Скачать 1 Mb.
|
|
Лабораторная работа 9 Проектирование цифровых устройств в пакете Electronics Workbench Цель работы – Реализовать на практике реальную схему в пакете Electronics Workbench. Снять временные характеристики.  Рисунок 9.1. Принципиальная схема таймера Предлагаемый таймер реализован на микросхеме К561ТМ2 (аналог 4013), содержащей два D-триггера с независимыми входами установки в нулевое (R) и единичное (S) состояние. Вместо двух кнопок «Пуск» и «Стоп» используется одна кнопка. Благодаря соединению инверсного выхода с информационным входом D (вывод 5) триггер DD1.1 работает в счётном режиме. Управляющие импульсы подаются на вход синхронизации С (вывод 3). Известно, что триггер срабатывает по фронту положительного импульса на этом входе и повторяет на прямом выходе (вывод 1) логический уровень входа D, присутствующий на нём до прихода импульса. Триггеры В вычислительной технике широкое применение получили триггеры. Откуда взялось столь необычное название? Поскольку многие слова, и это в том числе, пришли в электронику и вычислительную технику из английского языка, пол  истаем англо-русский словарь: «Триггер (trigger) – защелка, спусковой крюч ок». Рисунок 9.2. УГО триггера и схема с его применением Сразу всплывают в памяти рассказы об охотниках, индейцах... Стараясь не шуметь, не наступить ненароком на сухую ветку, охотники пробираются по звериной тропе. Цель где-то близко. Слабый щелчок – и курок ружья взведен. Пусть ружье старое, но спусковой механизм смазан и отрегулирован, теперь достаточно легкого нажима, и грянет выстрел. Точно так же работает триггер – устройство, которое может находиться в двух устойчивых состояниях: взведен – «1», спущен – «0». Причем в каждом из состояний триггер может пребывать как угодно долго. Внешнее воздействие нужно только для переключения триггера из одного состояния в другое. Собственно, такими свойствами обладает выключатель электрической лампы в вашей комнате. Но в охотничьем ружье и в выключателе триггерные свойства обеспечиваются механически (пружинками, контактами), а в устройствах вычислительной техники – электронными приборами. Триггер можно изготовить, используя два логических элемента микросхемы К155ЛАЗ. Два входа соединяют крест-накрест с выходами логических элементов, а два других используют как установочные. Вход S(set) – «установка», вход R(reset) – «сброс». Если вход S соединить длинным проводом на короткое время с «минусом» источника тока, то на выходе 3 верхнего логического элемента появится сигнал высокого логического уровня, что обнаруживается по свечению светодиода HL2. Сигнал высокого логического уровня воздействует на вход 4 второго логического элемента, и на выходе последнего наблюдается сигнал низкого логического уровня (светодиод HL1 не светится). Триггер «защелкнется» и будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока не подадут сигнал высокого логического уровня на вход R. Используя монтажную плату, сделайте триггер и пронаблюдайте его работу: присоедините длинный проводник одним концом к «минусу» источника тока, а вторым концом касайтесь по очереди то контакта 1, то контакта 5 микросхемы. Триггер с раздельными входами называют RS-триггером. Во многих устройствах вычислительной техники и автоматики он выполняет роль запоминающего устройства, т.к., находясь в одном из устойчивых состояний, «помнит» его до тех пор, пока «стирающий» сигнал не переведет его в другое устойчивое состояние. Обозначается триггер прямоугольником, разделенным на основное (буква T) и вспомогательное поля. Sи R –входы, Q1 и Q2 – выходы. Двухтональный генератор Соединяя два или несколько генераторов (мультивибраторов) между собой определенным образом, можно получать имитаторы различных звуков (звуковой сирены, выстрелов, собачьего лая, электронного соловья, мяукающего котенка и т.п.). Их можно использовать в качестве квартирного звонка или электронной «начинки» бытовых приборов или игрушек. Следует оговориться, что любая электронная схема, даже самая простая, требует настройки. Поэтому в двухтональных (многотональных) генераторах обязательно используйте переменные резисторы. Меняя их сопротивление, легко добиться желаемого звучания. Электронный звонок Как видно из принципиальной схемы, здесь два независимых мультивибратора, один из которых служит источником колебаний звуковой частоты, а второй – прерывателем этих колебаний. Первый генератор, содержащий конденсатор C2, генерирует колебания частотой 1000 Гц. Второй генератор вырабатывает импульсы, следующие с частотой 1 Гц, которые задают частоту прерываний звукового сигнала. Используя монтажную плату с микросхемой К155ЛАЗ, соберите генератор, проверьте его работу, настройте на желаемое звучание, используя наушники, или, что лучше, подключив небольшой усилитель с громкоговорителем.  Рисунок 9.3. Принципиальная схема электронного звонка  Электромузыкальный инструмент  Рисунок 9.5. Принципиальная схема электромузыкального инструмента ЭМИ (электромузыкальный инструмент) рис. 9.5, который мы предлагаем сконструировать, не может соперничать с настоящим, но игрушка получается забавной. Электронная начинка любого ЭМИ – генератор, в нашем случае – мультивибратор. Частота генератора меняется за счёт переключения резисторов R1–R7 (100 ÷ 2200 Ом). Каждый резистор подбирается при настройке по частоте звучания. В качестве клавиш можно использовать контакты 1–7, прикасаясь к ним концом провода. Для изготовления платы с контактами используйте кусочек гетинакса или текстолита размером 1,5 х 5 см. Сами контакты можно изготовить из полосок жести или проволок. Используя монтажную плату с микросхемой К155ЛАЗ, соберите схему электронного музыкального инструмента. Подключите абонентский громкоговоритель к выводу «С» и «минусу» батарейки. Проверьте, исправно ли работает генератор. Затем настройте ЭМИ. Подбирая и заменяя резисторы R1–R7, добейтесь соответствия звучания нотам одной октавы.  Монтажная схема ЭМИ Игра «Красный или зеленый?» Рисунок 9,7. Принципиальная схема игры "Красный или зеленый"  Игра заключается в том, чтобы отгадать, какой светодиод загорится: красный или зеленый. Для её изготовления необходимы двойной выключатель (ключ), два светодиода разного цвета свечения, монтажная плата с микросхемой К155ЛАЗ и провода. Рассмотрите внимательно схему. Обратите внимание, что это два электронных устройства – мультивибратор и триггер. Мультивибратор вырабатывает импульсы переменного тока, близкие к прямоугольным. При замыкании ключа K1 триггер начинает переключаться с каждым приходящим импульсом. Светодиоды загораются по очереди: то красный, то зеленый. Необходимо угадать, какой светодиод будет светиться, если ключ K1 разомкнуть.  0 Рекомендуемая литература: Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств. – СПб.: БХВ-Петербург, 2007. – 560 с. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.: Мир, 1988. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. М.: Мир, 2001. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. М.: СОЛОН-Р, 2001. Мышляева, И.М. Издательство: М.: Академия". 2005. . – 400 с. |