Теоретические сведения. Лабораторная работа 2

2015-12-04

262

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Лабораторная работа 2

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Цель работы

1. Исследовать работу логических элементов "НЕ", "2ИЛИ", "2ИЛИ-НЕ", "Исключающее ИЛИ", "3И-НЕ".

2. Построить таблицы истинности и осциллограммы для данных элементов.

Теоретические сведения

Логическая сторона процессов в цифровых устройствах описывается с помощью логических функций, т.е. функций одной или нескольких логических переменных (аргументов). Логические переменные могут принимать только два значения – 1 или Ø. При этом 1 и Ø нельзя трактовать как числа, над ними нельзя производить арифметические действия. Это просто короткая, удобная форма обозначения понятий ДА и НЕТ.

Логические функции принимают значения 1 или Ø в зависимости от значений своих аргументов. Если это функция нескольких аргументов, то аргументы образуют некоторое множество комбинаций своих возможных значений. Одна из форм задания логической функции – табличная, когда перечисляются все возможные комбинации значений аргументов и против каждой комбинации записывается значение функции. Таким образом составляется таблица истинности, которая полностью, строго однозначно задает логическую функцию. Повсеместному использованию табличной формы задания функций препятствует быстрый рост числа строк таблицы. Так, таблица для семи переменных занимает 128 строк.

Логическими элементами называются электронные схемы, способные выполнять простейшие логические операции. Логическая операция преобразует по определенным правилам входную информацию в выходную, т.е. выполняется логическая функция. Цифровую информацию обычно представляют в двоичной форме, в которой сигналы принимают только два значения: Ø (низкий уровень напряжения) и 1 (высокий уровень напряжения). Логические элементы обычно выполняют в виде интегральных микросхем.

Набор трех логических функций НЕ, И, ИЛИ называют булевским базисом в честь английского математика Джорджа Буля, исследовавшего эти функции. Все возможные логические функции можно выразить через эти три функции.

Функция НЕ – это функция одного аргумента (другие названия: отрицание, инверсия). Обозначается чертой над аргументом: у = ā. Функция отрицания равна 1 , когда ее аргумент равен Ø, и наоборот. Электронный логический элемент, реализующий функцию НЕ в виде определенных уровней напряжения, называют инвертором.

Функция И – это функция двух или большего числа аргументов (другие названия: конъюнкция, логическое умножение). Обозначение: у = а в. Функция И равна 1 тогда и только тогда, когда все ее аргументы равны 1. Элемент, реализующий функцию И, называют конъюнктором.

Функция ИЛИ – это функция двух или большего числа аргументов (другое название: дизъюнкция). Обозначение: у = а в. Элемент, реализующий функцию ИЛИ, называют дизъюнктором. Функция ИЛИ равна 1, если хотя бы один из её аргументов равен 1. Другими важными функциями являются: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, М2.

Функция И-НЕ – это функция двух и более аргументов (другие названия: штрих Шеффера, функция Шеффера). Обозначение: у = . Это инверсия функции И. Любой Ø на входе дает 1 на выходе, все единицы на входе дают Ø на выходе.

Функция ИЛИ-НЕ – это функция двух и более аргументов (другие названия: функция Вебба, стрелка Пирса). Обозначение: у = . Это инверсия функции ИЛИ. Любая 1 на входе дает Ø на выходе, все нули на входе дают 1 на выходе.

Сумма по модулю 2 (М2) – это функция от любого числа аргументов. В случае двух аргументов эту функцию называют функция неравнозначности, Исключающее ИЛИ. Обозначение в формулах: у = а Å в . Название функции связано с тем, что "а Å в" есть арифметическая сумма двоичных чисел "а" и "в" в пределах одного двоичного разряда: Ø + Ø = Ø, Ø + 1 = 1, 1 + Ø = 1, 1 + 1 = Ø. В последнем случае возникает единица переноса в соседний старший разряд, а в разряде самих слагаемых получается ноль. Отсюда широкое применение этой функции при построении различных счётных и суммирующих устройств.

Оборудование и аппаратура

Комплект лабораторного оборудования по электронной технике K32 состоит из следующих составных частей: блока управления комплектом (БУК), осциллографа, генератора звуковой частоты, кассеты со сменными устройствами (СУ).

БУК включает в себя: переднюю панель (ПП), программатор серии импульсов (ПСИ), блок цифровой индикации (БЦИ), блок аналоговых сигналов (БАС), блок питания (БП).

Генератор подключается кабелем к гнезду "ВХОД ГС1" на передней панели БУК. Осциллограф соединяется кабелем с гнездами "ВЫХОД V~" и "ВЫХОД V=" БУК. Вилки шнуров питания генератора и мультиметра вставляются в гнезда "220" на задней стенке БУК. Во входной разъем Х4 БУК вставляется печатная плата сменного устройства, помещенная в кассету.

На входной разъем Х4 БУК поступают входные и выходные сигналы. Входные сигналы генерируются ПСИ, БАС, БП, программатором кодов (ПK) и генератором.

Выходные сигналы генерируются на печатной плате сменного устройства, поступают на входной разъём Х4 БУК и измеряются с помощью осциллографа (мультиметра) или индицируются на устройствах индикации (УИ).

На ПП расположены УИ, элементы коммутации и управления БУК, которые через разъемы XI, Х2 и ХЗ соединяются с устройствами внутри БУК и с входным разъемом Х4 БУК.

УИ предназначено для отображения двоичной и десятичной информации на четырех семисегментных индикаторах, объединенных на ПП в цифровое табло.

Органы управления на ПП БУК объединены в группы согласно их функциональному назначению.

Надписи и обозначения относятся к тому органу управления, у которого они расположены: обозначение "АùëВ" у кнопок означает, что если кнопка не нажата, то выполняется функция А, а если нажата, то выполняется функция В.

Органы управления расположены на лицевой панели:

1) светодиоды над кнопками служат для индикации срабатывания кнопок: светодиоды светятся при нажатой кнопке (кроме кнопки "ПУСК") и сигнализируют об исправности электрической цепи, которую коммутируют с помощью кнопочного переключателя;

2) кнопки под надписью "ПРОГРАММАТОР КОДОВ" служат для генерации комбинации сигналов постоянного напряжения от 0 до 0,4 В ("логический ноль" ("Ø") или постоянного напряжения величиной от 2,4 до 5 В ("логическая единица" ("1"). Генерация "1" происходит при нажатой кнопке, а " Ø" – при ненажатой);

3) кнопки под надписью "ПИТАНИЕ V" предназначены для подключения соответствующих стабилизаторов напряжения к обмоткам трансформатора в БП;

4) кнопка "ВСвùëВнК" над гнездом "ГС1" используется для подключения гнезда "ВХОД ГС1" к входному разъему БУК или к гнезду "ГС1";

5) кнопки "10ùë2" служат для выбора режима работы БЦИ (индикация в двоичной и десятичной системах счисления);

6) кнопки "2⁰", "2¹", "2²", "2³" под надписью "ПРОГРАММАТОР СИ" (в данной работе он не используется) предназначены для набора двоичного кода количества импульсов в серии, генерируемой ГСИ, или номера канала прохождения импульсов (КПИ);

7) кнопка "ПУСК" служит для включения ГСИ;

8) кнопка "УСТАН 0" используется для установки ГСИ в исходное состояние;

9) КВУ: кнопка "ВСвùëВнК" предназначена для подключения входов коммутатора к КПИ или для подключения аналоговых сигналов, при этом при нажатой кнопке поступают цифровые сигналы с соответствующего КПИ1-КПИ8 с входного разъема БУК, а при ненажатой кнопке – аналоговые сигналы с КПИ9 и КПИ10;

10) ПСИ служит для генерации пачек импульсов (от одного до пятнадцати импульсов в серии) с амплитудой от 2,4 до 5 В, для коммутации цифровых сигналов, поступающих с плат сменных устройств на входы коммутатора и для генерации прямоугольных импульсов с амплитудой от 2,4 до 5 В;

11) БЦИ предназначен для преобразования двоичного кода информации, поступающей с плат устройств сменных, в код семисегментных индикаторов. БЦИ работает в двух режимах, определяемых положением кнопок "10ùë2" на ПП;

12) БП вырабатывает постоянные напряжения +5, ±15 и - 30 В.

Источники питания +5 , ±15 , –30 В выполнены с защитой от короткого замыкания, в случае срабатывания которой гаснет соответствующий светодиод под надписью "ПИТАНИЕ V". После снятия нагрузки данный источник должен восстановить свои параметры. Если этого не происходит, следует выключить его соответствующей кнопкой и включить повторно через 2 – 3 минуты.

В изделии предусмотрена блокировка питающих напряжений, поступающих на входной разъём Х4 БУК. После установки кассеты со сменным устройством в разъем Х4 необходимо завинтить винты блокировки. Напряжение контролируют в гнезде "ВЫХОД = " под надписью "КОНТРОЛЬ = " при соответствующих нажатиях кнопок "+5", "+15", "–15", "–30 ".

2015-12-04

262

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

Обсуждение в статье: Теоретические сведения. Лабораторная работа 2

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓