Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине Вычислительные системы, сети и телекоммуникации
 Скачать 11.36 Mb.
|
Лабораторная работа №7. «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:
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. 7.1. Цифровые элементы «Electronics Workbench». Функциональная схема параллельного регистра на RS-триггерах приведена на рис. 7.3. 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 Впр, в обратном - Вобр. 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. 7.2. Условное обозначение 8-битного параллельного регистра (74165). Функциональная схема последовательного регистра приведена на рис. 7.4. 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   Рис. 7.3. Схема параллельного регистра на RS-триггерах. разряд n-разрядного числа не окажется в младшем разряде регистра.  Рис. 7.4. Функциональная схема последовательного регистра. Для выдачи записанного числа в последовательной форме надо на выходы старшего разряда регистра подать xi=0, xi=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. 7.3 и записать в нее двоичное число от 0000 до 1111 в соответствии с выражением n+1, где n – номер варианта в двоичном коде. 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.
Лабораторная работа №8. «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. 8.1. (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. 8.1 б).   а) условное обозначение; б) схема на D-триггере; Рис. 8.1. Счетный триггер. Рассмотрим простой трехразрядный двоичный счетчик импульсов, состоящий из трех Т-триггеров, которые имеют входы R для установки нуля (рис. 8.2). В исходном состоянии все триггеры находятся в 0 состоянии (рис. 8.3.). 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. 8.2. Трехразрядный двоичный счетчик импульсов.  Рис. 8.3. Диаграммы сигналов в счетчике импульсов. Из табл. 8.1 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 8.1. Состояние триггеров счетчика импульсов.
3. Задания для выполнения лабораторной работы. 3.1. Собрать схему изображенную на рис. 8.4. 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. 8.6). 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. 8.4. Подсчет количества импульсов. Генератор функций  Рис. 8.5. Инструменты «Electronics Workbench». Ход выполнения работы должен быть отражен в отчете по выполнению лабораторной работы.   а) условное обозначение; б) основное окно. Рис. 8.6. Генератор функций. 4. Контрольные вопросы.
Приложение №1. Требования к оформлению отчета по лабораторным работам.
В лабораторных работах в отчет необходимо поместить не только собранные схемы, но и полученные для них графики зависимостей на логическом анализаторе. Приложение №2. Обозначения основных элементов логических схем.
Список рекомендованной литературы.
АГТУ зак. тираж | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
