Логические функции одной переменной
Инженерно-производственный центр «Учебная техника» ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ Руководство по выполнению базовых экспериментов ОЦТ.001 РБЭ (920)
Основы цифровой техники: Руководство по выполнению базовых экспериментов - ОЦТ.001 РБЭ (920) / И.Л. Красногорцев; под ред. П.Н. Сенигова. - Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2006. - 97 с. Представлены перечни используемой при выполнении базовых экспериментов аппаратуры, схемы электрические соединений, а также указания по проведению базовых экспериментов. Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных работ в учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования.
ã ИПЦ «Учебная техника», 2006 Содержание Содержание.. 3 Введение.. 4 Перечень аппаратуры, используемой в экспериментах.. 5 1. Описание комплекта типового лабораторного оборудования 1.1. Блок испытания цифровых устройств.. 7 1.2. Набор миниблоков.. 9 1.3. Схема электропитания лабораторного оборудования.. 11 2. Тестирование базовых логических элементов.. 12 3. Сборка и тестирование простейших комбинационных узлов 3.1. Комбинационный узел на основе базовых логических элементов 3.2. Комбинационные узлы на основе базовых логических элементов 3.3. Одноразрядные полусумматор и сумматор.. 40 3.4. Преобразователь кода и дешифратор.. 46 3.5. Мультиплексор и демультиплексор.. 54 4. Сборка и тестирование последовательностных узлов 4.1. Триггеры... 64 4.2. Счетчики.. 78 4.3. Регистры... 90
Введение В настоящем руководстве описаны базовые эксперименты, выполняемые с использованием комплекта типового лабораторного оборудования «Основы цифровой техники». Комплект предназначен для проведения лабораторных работ в учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования Комплект может быть также использован на семинарах и курсах повышения квалификации инженерно-технического персонала предприятий и организаций. Аппаратная часть комплекта выполнена по блочному (модульному) принципу и содержит спроектированные с учебными целями: - блок испытания цифровых устройств; - набор миниблоков с логическими элементами; - однофазный источник питания; - настольную раму для установки необходимых в экспериментах функциональных блоков. Питание комплекта осуществляется от однофазной электрической сети напряжением 220 В с нейтральным и защитным проводниками.
Потребляемая мощность, В×А, не более…………………………... 30 Габариты (длина/ ширина / высота), мм………………………..800´300´500 Масса, кг, не более……………………………………………….. 10
Методическая часть комплекта включает настоящее руководство как материалы для подготовки к проведению лабораторных работ.
Комплекту типового лабораторного оборудования «Основы цифровой техники» присущи следующие качества. УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ, которая выражается в возможности воспроизведения не только базовых экспериментов, но и исследования произвольных логических схем. ГИБКОСТЬ, которая обеспечивается возможностью компоновки требуемой конфигурации комплекта сообразно с задачами каждого конкретного эксперимента. НАГЛЯДНОСТЬ результатов моделирования, обеспечиваемая подключением индикаторов логических сигналов к любой точке цепи. НАДЁЖНОСТЬ, достигаемая за счет малой мощности силовых элементов, защиты электрических цепей от перегрузок, коротких замыканий и неумелого обращения. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ, которая обеспечена выполнением элементов классом защиты от поражения электрическим током I и III, а также применением устройства защитного отключения. КОМПАКТНОСТЬ, которая обеспечена малой установленной мощностью элементов и использованием только требуемых для данного эксперимента блоков и приборов. РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, которая обеспечена установкой исследуемых логических микросхем в панели, позволяющие легко заменить микросхему, в случае выхода ее из строя. СОВРЕМЕННЫЙ ДИЗАЙН комплекта с учетом требований эргономики, инженерной психологии и эстетики. Перечень аппаратуры, используемой в экспериментах
Количество аппаратуры определённых типов, используемой в конкретных экспериментах, приведено в таблице.
1. Описание комплекта типового лабораторного оборудования Комплект типового лабораторного оборудования «Основы цифровой техники» предназначен для приобретения навыков сборки и тестирования комбинационных и последовательностных логических цепей, собранных из стандартных элементов ТТЛ (серий КР1533 или 74ALS).
1.1. Блок испытания цифровых устройств Блок испытания цифровых устройств включает: 1. Источник питания +5 В / 1 А с защитой от перегрузок и коротких замыканий. 2. Индикатор логических уровней. 3. Источники логических сигналов ТТЛ. 4. Наборное поле с разводкой шин питания. Образ лицевой панели блока испытания цифровых устройств приведен на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Образ лицевой панели блока испытания цифровых устройств. 1.1.1. Источник питания Источник питания подает напряжения +5 В на индикатор логических уровней, источники логических сигналов ТТЛ и гнезда наборного поля. Установка миниблока в гнезда наборного поля автоматически подключает миниблок к общим шинам питания блока испытания цифровых устройств. При этом сборка логической цепи сводится к соединению выходов и входов логических элементов, источников и индикаторов логических сигналов, уже имеющих общую цепь питания. Сборку цепей необходимо выполнять при отключенном питании блока испытания цифровых устройств, т. е. при отключенном выключателе 1 («Сеть»). Включать выключатель 1 («Сеть») следует только после сборки и проверки цепи. Если ток нагрузки источника питания превысит 1,3…1,5 А или произойдет короткое замыкание, напряжение питания будет отключено и сработает индикатор перегрузки 2 («I>»). Если после устранения причины перегрузки питание не восстановится автоматически, т. е. не погаснет индикатор 2 («I>»), то необходимо нажать и отпустить кнопку 3. 1.1.2. Индикатор логических уровней Индикатор логических уровней отображает состояние подключенного к его входу логического сигнала. Для подключения индикатора достаточно одного провода, т. к. он имеет общую цепь питания с остальными частями блока испытания цифровых устройств. Свечение красного светодиода 5 указывает, что входной сигнал соответствует уровню логической 1 (2…5 В для элементов ТТЛ или 3,5…5 В для элементов КМОП). Зеленый светодиод 7 соответствует уровню логического 0 (0…0,8 В для элементов ТТЛ или 1.1.3. Источники логических сигналов ТТЛ Логические сигналы на выходах источников 8, 9 и 10 соответствуют уровням ТТЛ элементов. Источники логических сигналов имеют общую цепь питания с наборным полем и индикатором логических уровней. Поэтому для их подключения достаточно использовать один провод, соединяющий выход источника с входами логических элементов. Кнопка 8 управляет двумя логическими сигналами, переключающимися в противофазе. Специальные цепи устраняют дребезг механических контактов кнопки, поэтому данные сигналы необходимо использовать для надежного управления последовательностными схемами (триггерами, счетчиками и т. п.). Группа четырех тумблеров 9 предназначена для задания статических логических сигналов и не имеет цепей устранения дребезга контактов. Генератор 10 вырабатывает импульсы с частотами 100, 10 и 1 Гц и скважностью 0,5.
1.2. Набор миниблоков
Общий вид спереди набора миниблоков приведен на рис. 1.2. Рис. 1.2. Общий вид спереди набора миниблоков.
1 – Миниблок, содержащий два логических элемента И. Микросхема КР1533ЛИ1 (74ALS08). 2 – Миниблок, содержащий два логических элемента ИЛИ. Микросхема КР1533ЛЛ1 (74ALS32). 3 – Миниблок, содержащий четыре логических элемента НЕ. Микросхема КР1533ЛН1 (74ALS04). 4 – Миниблок, содержащий два логических элемента И-НЕ. Микросхема КР1533ЛА3 (74ALS00). 5 – Миниблок, содержащий два логических элемента ИЛИ-НЕ. Микросхема КР1533ЛЕ1 (74ALS02). 6 – Миниблок, содержащий два логических элемента Искл.-ИЛИ. Микросхема КР1533ЛП5 (74ALS86). 7 – Миниблок, содержащий логический элемент И-НЕ (4 входа). Микросхема КР1533ЛА1 (74ALS20). 8 – Миниблок, содержащий два логических элемента И-НЕ с открытым коллектором. Микросхема КР1533ЛА9 (74ALS03). 9 – Миниблок, содержащий четыре триггера Шмидта с инверсией. Микросхема КР1533ТЛ2 (74ALS14). 10 – Миниблок, содержащий индикатор логических уровней со светодиодами (КР1533ЛА9, 74ALS03). Свечение индикатора соответствует логической 1 на соответствующем входе миниблока. 11 – Миниблок, содержащий декодер/демультиплексор. Микросхема КР1533ИД14 (74ALS139). 12 – Миниблок, содержащий мультиплексор. Микросхема КР1533КП2 (74ALS153). 13 – Миниблок, содержащий D триггеры (4 шт.). Микросхема КР1533ТМ2 (74ALS74). 14 – Миниблок, содержащий JK триггер. Микросхема КР1533ТВ9 (74ALS112). 15 – Миниблок, содержащий семисегментный индикатор с двоично-десятичным дешифратором (CD4511). При подаче на вход дешифратора кодов, соответствующих числам от 10102 до 11112 (в десятичной системе - 1010…1510), все сегменты индикатора отключаются. Для включения десятичной точки на вход DP необходимо подать +5 В. 16 – Миниблок, содержащий двоично-десятичный реверсивный счетчик. Микросхема КР1533ИЕ6 (74ALS192). 17 – Миниблок, содержащий цепи подключения входов микросхем к шинам питания.
1.3. Схема электропитания лабораторного оборудования При выполнении всех лабораторных работ блок испытания цифровых устройств А1 (219) для повышения электробезопасности подключается к сети через однофазный источник питания G1 (218), включающий устройство защитного отключения, в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.3
Рис. 1.3. Схема электропитания блока испытания цифровых устройств.
При выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать следующий порядок подачи питания на исследуемую цепь:
2. Тестирование базовых логических элементов
- Логические схемы - Схемы электрические соединений - Перечень аппаратуры - Указания по проведению эксперимента Логические схемы
Целью эксперимента является тестирование стандартных ТТЛ элементов, реализующих логические функции. Логические функции одной переменной Возможны 4 варианта логических функций одной переменной (приведены в таблице).
Из приведенных в таблице функций практический интерес представляет функция - отрицание x (инверсия x, «не x»). Данную функцию реализует миниблок 3 (рис. 1.2), содержащий четыре логических элемента. Обозначение элемента НЕ приведено на рисунке.
Инверсию обозначает окружность около выхода логического элемента.
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (701)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |