Шаблон. Пособие ИМПС. Практикум по интегральной и микропроцессорной схемотехнике

• Название: Практикум по интегральной и микропроцессорной схемотехнике
• Анкор: Шаблон
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 1.32 Mb.
• Имя файла: Пособие ИМПС.docx
• Тип: Практикум; #674767
• страница: 2 из 54

Теоретическая часть

1. 
   Краткие общие сведения о программном продукте PROTEUS
   

Proteus – это коммерческий пакет программ класса САПР, объединяющий в себе две основных программы: ISIS – средство разработки и отладки в режиме реального времени электронных схем и ARES – средство разработки печатных плат. Разработчиком пакета Proteus является британская фирма Labcenter Electronics.

Отличие от аналогичных по назначению пакетов программ, например, Electronics Workbench, Multisim, MicroCap, Tina, Протеус имеет обширные библиотеки компонентов, в том числе и периферийных устройств индикации, температурных датчиков, интерактивных элементов ввода/вывода: кнопок, переключателей, виртуальных портов и виртуальных измерительных приборов, интерактивных графиков, которые не всегда присутствуют в других подобных программах.



Фирма Siemens была пионером в области микроконтроллеров, начав

их массовое производство в 1996 году. Логический модуль LOGO! (рисунок 1.1) изначально задумывался как промежуточное звено между традиционными релейными элементами автоматики (контакторы, реле времени и т.п.) и программируемыми контроллерами. В нём вместо соединения проводов должно было использоваться логическое соединение функций, обычно реализуемых аппаратно с помощью отдельных устройств.

Программируемые логические контроллеры семейства LOGO! фирмы Siemens предназначены для замены систем управления технологическими и производственными процессами, выполненными на базе традиционной релейно – контактной логики, с целью уменьшения номенклатуры применяемого коммутационного оборудования, сокращения сроков пуско

– наладочных работ, уменьшения затрат на электро – монтажные работы и повышения оперативности в изменении алгоритма управления соответствующим технологическим оборудованием.



Рисунок 1.1 – Семейство универсальных логических модулей LOGO!

Области применения

Контроллер LOGO! находит широкое применение в реализации систем технологического управления при:

• 
  управлении наружным и внутренним освещением;
  
• 
  управлении коммутационной аппаратурой (АВР, АПВ и т.д.);
  
• 
  управлении технологическим оборудованием (насосами, вентиляторами, компрессорами, прессами );
  
• 
  управлении системами отопления и вентиляции;
  
• 
  управлении дорожным движением;
  
• 
  управлении конвейерными системами.
  

2. Практическая часть

Лабораторная работа № 1. ПРОВЕРКА ТАБЛИЦЫ ИСТИННОСТИ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1. 
   Цель работы: Целью лабораторной работы является экспериментальное получение таблиц соответствия (таблиц истинности) логических элементов И (AND), НЕ (NOT), ИЛИ (OR), И-НЕ (NOT-AND), ИЛИ-НЕ (NOT-OR), Исключающее ИЛИ (XOR), Исключающее ИЛИ-НЕ (XNOR).
   

2. Краткие сведения из теории

Математической основой цифровых вычислительных устройств является двоичная арифметика, в которой используется всего два числа – 0 и 1. Выбор двоичной системы счисления диктовался требованиями простоты технической реализации самых сложных задач с использованием всего одного базового элемента – ключа, который имеет два состояния: включен (замкнут) или выключен (разомкнут). Если первое состояние ключа принять за условную (логическую) единицу, то второе будет отражать условный (логический) ноль или наоборот.

Логическая переменная – некоторая переменная величина X, которая может принимать одно из двух значений 0 или 1, то есть быть ложной или истинной X={0,1}.

Логическая функция (булева функция, переключательная функция, функция алгебры логики) n переменных – это функция, которая может принимать одно из двух значений 0 или 1 на некотором наборе этих переменных F (X₁, X₂,…,X_n) ={0,1}.

Логическая функция задается таблицей истинности.

Таблица истинности – это совокупность всех возможных наборов (комбинаций) логических переменных и значений функции на этих наборах.

Термин «логика» происходит от древнегреческого «logos», означающего «слово, мысль, понятие, рассуждение, закон».

Итак, переменные, рассматриваемые в алгебре логики, могут принимать только два значения – 0 или 1.

В алгебре логики определены: отношение эквивалентности (F=A), и операции:

• 
  логического сложения (дизъюнкции) (ИЛИ) F=А+В;
  
• 
  логического умножения (конъюнкции) (И) F=А*В;
  
• 
  отрицания (инверсии) (НЕ) F= А;
  
• 
  логического сложения с инверсией (функция Пирса) (ИЛИ–НЕ) F= А  В ;
  
• 
  логического умножения с инверсией (функция Шеффера) (И–НЕ) F= А* В ;
  
• 
  неравнозначности (исключающее ИЛИ) F= ^{А* В}+ ^А*В=А В;
  
• 
  равнозначности (исключающее ИЛИ-НЕ) F= А* В A* B= А В.
  

В приведенных выше функциях входными переменными являются Аи

В, выходной – переменная F.

Каждой из этих функций соответствует свой логический элемент.

На рисунке 1.1 приведены 2-входовые логические элементы (исключение элемент «НЕ», у него 1 вход), используемые в ППП PROTEUS ISIS 7.

Все логические элементы могут иметь любое количество входов и описываться аналогичными функциями, например, работу 3-х входового элемента «ИЛИ» (3ИЛИ) можно описать функцией F=A+B+C. Исключением является элемент «НЕ», который всегда имеет только 1 вход.

Рисунок 1.1 – Графическое обозначение логических элементов
Данные обозначения элементов применяются в западных странах. В отечественной же промышленности применяют обозначения, показанные на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 – УГО логических элементов
Так как область определения любой двоичной функции N-переменных конечна (2ⁿ - значений), такая функция может быть задана таблицей

значений F(x_i), которые она принимает в точках x_i, где i=0,1,2,.. 2^n-1 – номер опыта. Такие таблицы называют таблицами истинности (таблица 1.1).

Таблица 1.1 Таблица истинности двухвходового элемента

i	X1	X0	F(xi)
0	0	0
1	0	1
2	1	0
3	1	1