Построение принципиальных схем по булевым выражениям

Задание

К курсовому проекту с дисциплины «компьютерная схемотехника»

· Часть 1.

Построение принципиальных схем по булевым выражениям

Дана логическая функция

1. Постройте функциональную схему в базисе: И, ИЛИ, НЕТ.

2. Постройте принципиальную схему, используя микросхемы серии К155, К555.

3. Укажите на схеме значения логических сигналов на выходе каждого логического элемента для заданной комбинации входных сигналов.

                                                                                                                              Таблица

Номер варианта	Логическая функция	Комбинация входных сигналов
		Х1	Х2	Х3
10		0	0	1

 

· Часть 2.

 

 Построение функциональных схем шифратора, дешифратора и мультиплексора по таблице истинности.

 

Закон функционирования мультиплексора на восемь каналов без стробирования заданный таблицей истинности

                                                                                                                              Таблица 3

Адресні входи			Вихід	Вхідний канал	Адресні входи			Вихід	Вхідний канал
А2	А1	А0	Q		А2	А1	А0	Q
0	0	0	1	D0	1	0	0	5	D4
0	0	1	2	D1	1	0	1	2	D5
0	1	0	3	D2	1	1	0	7	D6
0	1	1	4	D3	1	1	1	8	D7

 

1. Объясните предназначение данного мультиплексора.

2. Приведите его условное графическое изображение и пример на основе микросхем серии К155, К555.

3. Укажите назначение всех выводов.

4. Запишите логическое выражение для выхода Q.

5. Постройте функциональную схему мультиплексора в базисе И-НЕ.

 

· Часть 3

 

Расчет счетчика

1. Выберите с таблицы микросхему счетчика для своего варианта.

2. Изобразите условное графическое изображение (УГИ) данной микросхемы, укажите назначение всех выводов.

3. Выясните разрядность счетчика (n) и коэффициент пересчета (N).

4. Укажите на УГИ значения логических сигналов, которые нужно подать на входы счетчика для начальной записи в счетчик двоичного числа (кода), заданного в таблице.

5. Произведите расчет и укажите на выводах УГИ двоичное число (код) в режиме счета (сложения) после поступления числа заданных тактовых (входных) импульсов, если заранее в нем было записано заданное двоичное число.

 

Номер варианта	Тип микросхемы	Двоичное число	Число тактовых импульсов
10	К155ИЕ5	1010	42

 

Расчет регистра

1. Выберите с таблицы микросхему регистра в соответствии с вариантом.

2. Приведите УГИ данной микросхемы.

3. Укажите предназначение всех выводов регистра.

4. Определите тип регистра, и опешите все функции, которые он может выполнять.

5. Укажите разрядность регистра.

6. Запишите на УГИ регистра значения всех логических сигналов, которые нужно подать на информационные входы, для записи в регистр заданного двоичного числа.

 

7. Опешите последовательность подачи сигналов для записи в регистр заданного двоичного числа.

8. Укажите в какой форме происходит запись в последовательной или параллельной.

9. Рассчитайте и укажите на выходах регистра двоичное число, зафиксированное в регистре после выполнения сдвига вправо на четыре двоичных разряда.

10. Постройте диаграмму сдвига информации в регистре.

                                                   

Номер варианта	Тип микросхемы	Двоичное число	Число тактовых импульсов
10	К555ИР9	11100011	4

 

· Часть 4

 

Разработать, описать и начертить принципиальную электрическую схему электронного устройства соответственно варианту. Провести экономический расчет и расчет надежности электронного устройства.

Вариант 10.

ü Построить дешифратор на 32 выхода на основе микросхем серии К155.

ü Построить схему одного десятичного разряда таймера с кнопочным набором времени на основе микросхем серии К155.

 

 

Задание 1

Построение принципиальных схем по булевым выражениям

Дана логическая функция

4. Постройте функциональную схему в базисе: И, ИЛИ, НЕТ.

5. Постройте принципиальную схему, используя микросхемы серии К155, К555.

6. Укажите на схеме значения логических сигналов на выходе каждого логического элемента для заданной комбинации входных сигналов.

                                                                                                                              Таблица

Номер варианта	Логическая функция	Комбинация входных сигналов
		Х1	Х2	Х3
10		0	0	1

 

Выполнение.

 

Логическая функция имеет вид: . Для построения логической схемы соответствующей функции произведем ее минимизацию. Все построения и минимизация выполняются в программной среде Electronics Workbench версии 5.12.

Минимизированная функция следующая: .

1. В соответствии с этим строем логическую схему базисе И,ИЛИ,НЕТ:

 

 

2. Данная схема состоит из двух элементов НЕТ, двух элементов И, и одного ИЛИ. К данным типам элементов по справочнику подбираем функциональные аналоги и строим принципиальную схему.

3. В соответствии комбинацией подаем на входы  логические сигналы и обозначаем результаты.

 

 

                                                                            

 

Задание 2

 

 Построение функциональных схем шифратора, дешифратора и мультиплексора по таблице истинности.

 

Закон функционирования мультиплексора на восемь каналов без стробирования заданный таблицей истинности

                                                                                                                              Таблица 3

Адресні входи			Вихід	Вхідний канал	Адресні входи			Вихід	Вхідний канал
А2	А1	А0	Q		А2	А1	А0	Q
0	0	0	1	D0	1	0	0	5	D4
0	0	1	2	D1	1	0	1	2	D5
0	1	0	3	D2	1	1	0	7	D6
0	1	1	4	D3	1	1	1	8	D7

 

1. Объясните предназначение данного мультиплексора.

2. Приведите его условное графическое изображение и пример на основе микросхем серии К155, К555.

3. Укажите назначение всех выводов.

4. Запишите логическое выражение для выхода Q.

5. Постройте функциональную схему мультиплексора в базисе И-НЕ.

 

Выполнение:

 

1. Данный мультиплексор предназначен для мультиплексирования сигналов поступающих на 8 входов в один выход, в соответствии с адресом канала. Такие элементы используются в цифровых устройствах, где нужно по одному каналу передавать многопоточные сигналы. Примером таких устройств является: клавиатура ЭВМ, приборная доска некоторых современных автомобилей (в которых показания считываются с множества датчиков на один прибор), и т.д.

 

 

2. Условное графическое обозначение данного устройства имеет вид:

 

3. Выводы D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7 – это информационные входы мультиплексора на которые подаются мультиплексируемые сигналы. A0,A1,A2 – это информационные входы с помощью которых задается адрес того или иного входа D. Q – это выход мультиплексора, по которому передается сигнал другому устройству.

4. Функциональная схема мультиплексора в базисе И-НЕ имеет вид:

 

Задание 3

Расчет счетчика

1. Выберите с таблицы микросхему счетчика для своего варианта.

2. Изобразите условное графическое изображение (УГИ) данной микросхемы, укажите назначение всех выводов.

3. Выясните разрядность счетчика (n) и коэффициент пересчета (N).

4. Укажите на УГИ значения логических сигналов, которые нужно подать на входы счетчика для начальной записи в счетчик двоичного числа (кода), заданного в таблице.

5. Произведите расчет и укажите на выводах УГИ двоичное число (код) в режиме счета (сложения) после поступления числа заданных тактовых (входных) импульсов, если заранее в нем было записано заданное двоичное число.

 

Номер варианта	Тип микросхемы	Двоичное число	Число тактовых импульсов
10	К155ИЕ5	1010	42

Выполнение:

Данная микросхема – четырехразрядный двоичный счетчик, Выполненный на двухступенчатых триггерах J-K типа. Счетчик имеет два счетных входа С1, С2 и два входа установки нуля R01, R02. Вход Q1 внутренне не соединен с последующими триггерами. Это дает возможность использовать схему в двух независимых режимах работы в качестве: четырехразрядного двоичного счетчика, когда входные счетные импульсы поступают на вход С1.

 

После 42х тактов после записи числа указанного в таблице на выходе будет шестнадцатеричное число 4 или двоичное 0100.

 

Счетчик имеет 4 разряда и коэффициент пересчета равен 16.

Расчет регистра

1. Выберите с таблицы микросхему регистра в соответствии с вариантом.

2. Приведите УГИ данной микросхемы.

3. Укажите предназначение всех выводов регистра.

4. Определите тип регистра, и опешите все функции, которые он может выполнять.

5. Укажите разрядность регистра.

6. Запишите на УГИ регистра значения всех логических сигналов, которые нужно подать на информационные входы, для записи в регистр заданного двоичного числа.

7. Опешите последовательность подачи сигналов для записи в регистр заданного двоичного числа.

8. Укажите, в какой форме происходит запись в последовательной или параллельной.

9. Рассчитайте и укажите на выходах регистра двоичное число, зафиксированное в регистре после выполнения сдвига вправо на четыре двоичных разряда.

10. Постройте диаграмму сдвига информации в регистре.

                                                   

Номер варианта	Тип микросхемы	Двоичное число	Число тактовых импульсов
22,10	К555ИР9	11100011	4

Выполнение:

Микросхема К555ИР9 представляет собой восьмиразрядный сдвиговый регистр с параллельной загрузкой и имеет два режима работы: параллельная загрузка и сдвиг. Параллельная загрузка информации осуществляется при наличии на входе выбора WR низкого уровня напряжения, причем загрузка происходит асинхронно.

После установки высокого уровня напряжения на входе выбора режима WRпо положительному фронту тактового импульса на входе синхросигнала SYN или входе блокировки синхросигнала DE происходит сдвиг. При высоком уровне напряжения на одном из входов SYN или DE состояние регистра не изменяется.

 

Условное обозначение данного регистра имеет вид:

Для записи в регистр данного числа параллельно требуется следующая последовательность:

При параллельном вводе числа в регистр требуется всего один такт. Запись происходит с поступлением тактирующего импульса, который сохраняет состояния с информационных входов D0-D3. При этом для параллельной записи необходимо присутствие на входе PE сигнала низкого уровня.

В случае сдвига числа (заданного по варианту) вправо на выходах регистра будут присутствовать соответствующие сигналы:

Выход	Без сдвига	Со сдвигом на 4 разряда
D0	1	0
D1	1	0
D2	1	1
D3	0	1
D4	0	1
D5	0	1
D6	1	1
D7	1	0

Задание 4

Разработать, описать и начертить принципиальную электрическую схему электронного устройства соответственно варианту. Провести экономический расчет и расчет надежности электронного устройства.

Вариант 10.

· Построить дешифратор на 32 выхода на основе микросхем серии К155.

· Построить схему одного десятичного разряда таймера с кнопочным набором времени на основе микросхем серии К155.

Выполнение: