Схемотехника Методические указания к выполнению лабораторных работ

Изложена методика выполнения лабораторных работ, целью которых является знакомство с принципами работы основных узлов цифровой техники и выработка практических навыков инженерного проектирования и наладки устройств на микросхемах малой и средней интеграции. Методика рассчитана как на применение универсальных стендов-конструкторов, так и на компьютерное моделирование.

Методические указания подготовлены на кафедре “Вычислительная техника” и могут быть использованы для подготовки дипломированных специалистов по направлению 230100 «Информатика и вычислительная техника» и других направлений, в которых предусмотрено изучение схемотехники современных ЭВМ.

С о с т а в и т е л ь   Л.А.Брякин

Содержание

Введение …………………………………………………………………..4

Описание лабораторного оборудования ………………………………..6

Лабораторная работа № 1. Изучение методов анализа и синтеза комбинационных схем. ……………………………………………………………….26

Лабораторная работа № 2. Изучение принципов работы и использования  дешифраторов и мультиплексоров.  ……………………………………….33

Лабораторная работа № 3. Изучение принципов работы и использования  триггеров. ………………………………………………………………….40

Лабораторная работа № 4. Изучение принципов работы и использования  регистров.  …………………………………………………………………….50

Лабораторная работа № 5. Изучение принципов работы и использования  счётчиков.  …………………………………………………………………..58

Лабораторная работа № 6. Проектирование простейших цифровых устройств…………………………………………………………………............62

Список использованной литературы  ………………………………………68

Приложение 1 . Таблица соответствия иностранных  и отечественных микросхем. …………………………………………………………………………..69

Приложение 2. Одноразрядный полный сумматор.  ………………………72

Введение

В данной работе изучаются принципы работы и применения микросхем малой и средней степени интеграции и их компьютерных моделей для реализации цифровых устройств и осуществляется студентами проектирование с использованием полученных знаний простейших цифровых устройств. В описании каждой лабораторной работы приводятся условные обозначения и описания работы отечественных микросхем и их иностранных аналогов или пригодных для решения поставленных задач иностранных микросхем. Таблица соответствия используемых в стендах отечественных микросхем и иностранных аналогов предложена в приложении 1. Первые пять лабораторных работ посвящены изучению конкретных микросхем и их возможных применений, а шестая работа предполагает разработку простейших цифровых устройств с моделированием их на компьютере.

Приведённый теоретический материал в данной работе может быть пропущен, если суть решаемых задач и способы их решения известны или понятны студенту.

Методические указания учитывают возможность выполнения лабораторных работ как на универсальных стендах – конструкторах с набором сменных модулей, каждый из которых содержит набор определённых микросхем, так и на использовании пятой версии «Electronics Workbench» [2]. Возможно применение и других программных продуктов моделирования цифровых схем. В методическом плане выполнение лабораторных работ на универсальных стендах с реальными цифровыми элементами, генераторами и осциллографами ближе к практике, но компьютерное моделирование позволяет анализировать работу сложных устройств, моделирование которых на стендах затруднено. Желательно первую лабораторную работу непременно выполнить с использованием стендов, шестую лабораторную работу можно выполнить только с использованием компьютерного моделирования, а степень применения стендов в других работах согласуется с преподавателем. В отчёте можно приводить схемы как с отечественными обозначениями элементов, так и приведённые в выбранной системе моделирования условные обозначения.

При проведении лабораторных работ следует руководствоваться следующими положениями:

1.Лабораторные занятия проводятся фронтально во всей группе. Объём задания определяет ведущий преподаватель.

2. К каждой лабораторной работе необходима самостоятельная подготовка, включающая:

а) изучение теоретического материала [1, 3, 4];

б) выполнение необходимых проектных работ: логический синтез схем, разработка принципиальной или функциональной схем устройств;

в) теоретический анализ разработанных схем, построение временных диаграмм, тестовых последовательностей, таблиц истинности.

3. В ходе выполнения лабораторной работы студенты должны собрать на универсальном стенде-конструкторе или компьютере спроектированную схему, настроить её и исследовать. Для этого контролируют временные диаграммы в характерных точках схемы, добиваясь их совпадения с ранее построенными теоретически диаграммами, или проверяют работоспособность  с помощью таблиц истинности, перебирая все возможные комбинации входных двоичных переменных.