Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Перечень приборов и элементов.

3. Схемы ЦУ.

4. Результаты экспериментов.

5. Выводы в результате анализа схем ЦУ.

Контрольные вопросы

1. Понятие, назначение, классификация и условное обозначение дешифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров.

2. Назовите логические функции, выполняемые дешифратором, мультиплексором, демультиплексором.

3. ФАЛ, таблица истинности и схема дешифратора 2×4, выполненная в базисе И-НЕ.

4. Запишите выражение, связывающее количество входов и выходов дешифратора.

5. ФАЛ, таблица истинности и схема мультиплексора 4×1, выполненная в базисе И-НЕ.

6. Принципы синтеза дешифратора 4×16 на основе нескольких дешифраторов 2×4 с управляющим входом. Сколько дешифраторов 2×4 потребуется для решения этой задачи?

7. Как построить схему демультиплексора 1×4 и схему мультиплексора 4×1 на основе дешифратора 2×4?

8. Построить схему дешифратора состояний семисегментного индикатора на ЛЭ в базисе И-НЕ для преобразования двоичных чисел в десятичные

Лабораторная работа №4

Синтез и анализ ЦУ на основе компараторов и схем контроля

Цель работы

Изучение ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ – НЕ»; приобретение навыков синтеза и анализа компараторов и схем контроля; приобретение навыков создания собственной библиотеки компонентов (подсхем) в Multisim и изучение работы с ними.

Порядок выполнения работы

1. Исследование ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» и «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - НЕ».

Условное обозначение ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» соответственно в стандартах DIN и ANSI приведено на рис.4.1.

Рис.4.1

Выберите этот логический элемент из библиотеки компонентов Multisim (группа Misc Digital, семейство TIL, компонент EOR2).

Организуйте подачу на вход ЛЭ логических сигналов с помощью ключей либо генератора слов, а к выходу подключите логический пробник. Исследуйте ЛЭ и составьте его таблицу истинности. Аналогично исследуйте и составьте таблицу истинности для ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - НЕ» (группа Misc Digital, семейство TIL, компонент ENOR2)..

2. Синтез ЛЭ «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» на ЛЭ типа «И-НЕ».

На основе таблицы истинности для ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», полученной в п.1, синтезируйте ЛЭ «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» на ЛЭ типа «2И-НЕ». Для этого воспользуйтесь логическим преобразователем: переместите логический преобразователь в рабочее поле окна Multisim и разверните его панель. Далее, в окне логического преобразователя задайте таблицу истинности ЛЭ «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» (рис.4.2).

Рис.4.2

Преобразуйте полученную таблицу истинности в ФАЛ: нажмите кнопку . Далее преобразуёте ФАЛ в схему на ЛЭ типа «2И-НЕ» - нажмите кнопку .

Протестируйте синтезированную схему, составьте ее таблицу истинности и сравните ее с таблицей истинности, заданной в окне логического преобразователя. Сделайте выводы.

Примечание: ЛЭ «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ» на ЛЭ типа «3И-НЕ» реализуется путем подключения к выходу ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» инвертора.

3. Синтез компаратора одноразрядных двоичных слов.

Условное обозначение компаратора для сравнения двух одноразрядных слов А и В (А – старший разряд, В – младший) приведено на рис.4.3.

Ф АЛ для выходов компаратора будут:

A ₌ = АВ + АВ А_> = АВ A_< = АВ

Из этих выражений следует, что функция A₌ реализуется на ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ». Для реализации каждой из функций А_> и A_< необходим ЛЭ типа «2И» и инвертор.

Рис.4.3

Таким образом, для реализации данного компаратора потребуется два инвертора, два ЛЭ типа «2И» и один ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ».

Синтезируйте компаратор на основе приведенных выражений и заполните его таблицу истинности (табл.4.1).

Таблица 4.1

А	В	A=	А>	A<
0	0
0	1
1	0
1	1

Для тестирования синтезированной схемы компаратора организуйте подачу логических сигналов на входы компаратора, а к выходам подключите логические пробники.

4. Создание подсхемы компаратора.

Данный пункт поможет получить навыки создания подсхем – компонентов пользовательского меню.

Выделите с помощью левой клавиши мыши часть схемы компаратора, синтезированной в п.3, оставив за гранями выделяемой области входные и выходные выводы. Далее откройте меню «Вставить» и выберите команду «Заменить подсхемой» (Replace by Subcircuit). В результате появится диалоговое окно, в поле которого окна следует ввести имя созданной подсхемы. При необходимости редактирования созданной подсхемы откройте меню “Редактирование” (Edit) выберите команду «Редактор символа/штампа» (Edit Symbol/Title Block).

5. Синтез и анализ схем контроля.

5.1. Синтез и анализ мажоритарного элемента (МЭ).

МЭ используется для резервирования устройств с целью повышения надежности их работы. Мажоритарный элемент формирует на своем выходе логический сигнал, соответствующий большинству входных логических сигналов.

Таким образом, МЭ может иметь нечетное число входов (на практике применяются МЭ с тремя или пятью входами).

На рис.4.4 показана структурная схема с трехвходовым МЭ для контроля состояния объекта по трем независимым каналам.

Кроме МЭ в данной схеме используется элемент N для определения номера неисправного канала.

Рис.4.4

Ниже представлена таблица истинности МЭ и элемента N

(табл. 4.2).

Таблица 4.2

МЭ				N
А	В	С	F	Y1	Y0
0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	1
0	1	0	0	1	0
0	1	1	1	0	1
1	0	0	0	0	1
1	0	1	1	1	0
1	1	0	1	1	1
1	1	1	1	0	0

Синтезируйте МЭ и элемент N на ЛЭ в базисе И-НЕ. Далее преобразуйте МЭ и элемент N в подсхемы и синтезируйте схему на основе рис.4.5.

Протестируйте созданную схему и составьте ее таблицу истинности. Сравните эту таблицу с табл.4.2. Сделайте выводы.

5.2. Синтез и анализ схемы контроля по модулю 2.

Контроль по модулю 2 используется для обнаружения одиночной ошибки в двоичном слове при передаче кодовых комбинаций. При таком способе контроля каждое слово дополняется контрольным разрядом с таким значением, чтобы сделать четным (при контроле по четности) либо нечетным (при контроле по нечетности) вес кодовой комбинации. При одиночной ошибке в кодовой комбинации четность или нечетность ее веса меняется, что и обнаруживается схемой контроля.

Контроль по модулю 2 осуществляется с помощью так называемых схем свертки.

На рис.4.5 показана схема свертки для контроля четности при последовательной передаче данных, когда контролируемые слова передаются по одной линии побайтно и поразрядно.

Рис.4.5

Как видно из данного рисунка, основным элементом схемы является ЛЭ типа «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».

На основе данного рисунка соберите схему для контроля четности четырехразрядного кода, протестируйте ее и составьте таблицу истинности. На основе полученной таблицы истинности сделайте выводы и укажите признаки контроля четности.

Для контроля четности при передаче данных в параллельном коде используется многоярусная схема свертки пирамидального типа (рис.4.6).

Рис.4.6

На основе данного рисунка соберите схему для контроля четности кодового слова (байта) в параллельной форме и протестируйте ее с помощью логического преобразователя. Для этого подключите входы схемы X₀ – X₇ к входам логического преобразователя, а к его выходу – выход схемы F_ч. Разверните панель логического преобразователя и активизируйте подключенные входы (A – H). Получите таблицу истинности (подумайте и укажите количество строк таблицы) – нажмите кнопку . Укажите признаки контроля четности, сделайте выводы.