Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине Вычислительные системы, сети и телекоммуникации
 Скачать 11.36 Mb.
|
                          КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО РЫБОЛОВСТВУАстраханский государственный технический университет Институт информационных технологий и коммуникаций Кафедра «Вычислительная техника и электроника» Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации». «Комбинационные схемы и схемы с памятью». Астрахань - 2008 г. Авторы: зав. каф. ВТЭ, к.т.н., доц. Щербатов И.А., к.т.н., доц. каф. ВТЭ Антонов О.В. Рецензент: зав. каф. АСОИУ, к. т. н., доц. Френкель М. Б. Методические указания предназначены для студентов специальности 080801.65 «Прикладная информатика (по областям)», выполняющих практические и лабораторные работы по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации». Методические указания содержат основные теоретические сведения о комбинационных схемах и схемах с памятью, а также задания для выполнения лабораторных работ по синтезу этих схем и объяснения об особенностях их работы. Методическое пособие утверждено на заседании кафедры ВТиЭ института ИТиК от «3» сентября 2008 г., протокол № 7. СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа №1. «Работа в Electronics Workbench. Основы имитации цифровых устройств». 4 Лабораторная работа №2. «Работа в Electronics Workbench. Шифраторы и дешифраторы». 12 Лабораторная работа №3. «Работа в Electronics Workbench. Мультиплексоры и демультиплексоры». 16 Лабораторная работа №4. «Работа в Electronics Workbench. Цифровые компараторы». 22 Лабораторная работа №5. «Работа в Electronics Workbench. Сумматоры». 26 Лабораторная работа №6. «Работа в Electronics Workbench. Триггеры». 30 Лабораторная работа №7. «Работа в Electronics Workbench. Регистры». 35 Лабораторная работа №8. «Работа в Electronics Workbench. Счетчики». 42 Приложение №1. Требования к оформлению отчета по лабораторным работам. 48 Приложение №2. Обозначения основных элементов логических схем. 49 Список рекомендованной литературы. 49 Лабораторная работа №1. «Работа в Electronics Workbench. Основы имитации цифровых устройств».1. Цель работы: 1.1. Познакомиться с работой в программе Electronics Workbench, а также с элементами, требуемыми для работы с логическими и цифровыми схемами. 2. Общие сведения. Electronics Workbench представляет собой программное обеспечение для имитации процессов, происходящих в электронных схемах. Electronics Workbench позволяет имитировать работу как аналоговых, так и цифровых электронных схем. Основное окно программы включает в себя главное меню, панели с наборами элементов схем и окно для сборки электронной схемы. В правом верхнем углу находится выключатель для запуска процесса имитации. На рис. 1.1. представлены основные приборы (панель Instruments), используемые при работе со схемами цифровых устройств. Это Word Generator (Генератор слов) и Logic Analyzer (Логический анализатор). Logic Analyzer (Логический анализатор) Word Generator (Генератор слов)  Рис. 4.1. Инструменты «Electronics Workbench». Выходы (1-16) 16 1  а) Генератор слов. Условное обозначение на схеме. Настройка генератора слов. Левая часть основного окна генератора слов (поле со полосой прокрутки) представляет собой набор из четырехзначных шестнадцатеричных чисел. Диапазон значений этих чисел от 0000 до FFFF (от 0 до 65535 в десятичной системе счисления), максимальное количество чисел в наборе 994. При активизации генератора шестнадцатиричное число побитно передаётся на соответствующие выходы. Для изменения последовательности битов подаваемых на выходы генератора можно использовать несколько вариантов:
 Рис. 1.3. Генератор слов. Основное окно. Управление выходом генератора. Для того чтобы обеспечить повторение подаваемых на выход генератора слов необходимо «зациклить» генератор, включив опцию «Cycle» в поле «Address». Включение опции «Step» обеспечить пошаговую подачу слов на выход генератора при каждом нажатии на кнопку «Step». Адресация в генераторе слов. Каждое слово в окне генератора имеет свой уникальный адрес, соответствующий шестнадцатичначному номеру из диапазона 000 до 3E2. При вводе или редактировании какой-либо строки в поле «Address» отображается её характеристики, а именно: «Edit» - адрес слова, на котором стоит указатель; «Current» - адрес редактируемого в данный момент слова; «Initial» - адрес, которого начинается подача слов на выход генератора при его запуске; «Final» - адрес, которым заканчивается подача слов на выход генератора при его запуске. Частота следования слов для генератора. Частота следования слов изменяется с помощью поля «Frequency». Каждое последующее слово в режиме «Cycle» подается на выход генератора по истечении одного периода следования. Оставшиеся элементы управления и функции генератора в работах не используются, поэтому студентам предлагается самостоятельное их изучение. Логический анализатор, представленный на рис. 4.3, используется для отображения уровней логических сигналов и их изменения во времени.   а) условное обозначение б) основное окно. на схеме; Рис. 1.4. Логический анализатор. Red Probe (логический пробник) Decoded Seven-Segment Display (Семисегментный индикатор с дешифратором) Seven-Segment Display (Семисегментный индикатор)  Рис. 1.5. Индикаторы «Electronics Workbench». На рис. 1.5. показаны основные индикаторы, используемые при построении цифровых схем. К ним относятся: - Red Probe (RP - Логический пробник) - Seven-Segment Display (SSD - Семисегментный индикатор) - Decoded Seven-Segment Display (DSSD - Семисегментный индикатор с дешифратором)     а) RP; б) SSD; в) DSSD. Рис. 1.6. Условные обозначения индикаторов на схеме. Логический пробник, показанный на рис. 1.6 (а), представляет собой LED индикатор, который загорается при подаче на его вход логической «1». Пробник может быть использован для индикации «высокого» и «низкого» уровня сигналов в цифровых схемах, а также для графического отображения работы различных счетчиков. Семисегментный индикатор, показанный на рис. 1.6 (б), отображает состояние своих входов, т.е. при подаче на один из входов логической «1» загорается соответствующий сегмент. Семисегментный индикатор с дешифратором, показанный на рис. 1.6 (в), проще в использовании по сравнению с семисегментным индикатором, так как каждое шестнадцатеричное число (от 0 до 9 и от A до F) отображается, когда на входы поступает его двоичный код. 3. Задания для выполнения лабораторной работы. 3.1. Собирать схему (рис.4.6), содержащую цифровой генератор, семисегментный индикатор с дешифратором и четыре логических пробника. Запрограммировать генератор двоичными значениями шестнадцатеричных цифр. В процессе работы схема должна отображать все шестнадцатеричные цифры.  Рис. 1.2. Пример схемы с цифровым генератором. 3.2. Собрать схему, аналогичную предыдущей, с контролем выходов генератора слов с помощью логического анализатора. 3.3. Используя несколько логических пробников, собрать схему «бегущие огни». Варианты исполнения: бегущий огонь влево/вправо, инвертированный бегущий огонь влево/вправо. 4. Контрольные вопросы.
|