МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ

ПРИ КАЗАХСКО – АМЕРИКАНСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Шуакаева А.К.

СБОРНИК

АКТИВНОГО РАЗДАТОЧНОГО МАТЕРИАЛА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ»

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ:

«РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И СВЯЗЬ»,

«ОПТИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»

2-Й КУРС

Алматы 2013

Автор: преподаватель АКС А.К.Шуакаева.

Сборник активного раздаточного материала рассмотрен и утвержден на заседании педагогического совета АКС при КАУ.

Сборник рассматривает вопросы изучения основ цифровой техники, комбинационных и последовательных устройств цифровой техники, основ построения и функционирования систем цифрового управления.

Сборник содержит активный раздаточный материал и методические указания к выполнению практических работ.

© Казахско-Американский Университет

А.К.Шуакаева

Список принятых сокращений и терминологии:

1. СРС – самостоятельная работа студентов;

2. СРСП - самостоятельная работа студентов с преподавателем;

3. ЦУ – цифровые устройства;

4. ТИ – таблица истинности;

5. УУ – устройство управления;

6. ИМС – интегральные микросхемы;

7. Л. – литература;

8. КЦУ – комбинационные цифровые устройства;

9. ИТ – интегральные триггеры;

10. МП – микропроцессор;

11. ЗУ – запоминающие устройства.

Внимание: пустые графы глоссария заполняются учащимися самостоятельно до конца курса обучения.

Лекция 1. Основы цифровой техники.

В современных цифровых устройствах (ЦУ) мы имеем дело лишь с двумя видами сигналов: логического 0 и логической 1. Эти цифровые сигналы обычно представляются в потенциальной форме с положительной логикой сигналов, когда сигналу логического 0 соответствует положительное постоянное напряжение низкого уровня, а сигналу логической 1 – положительное постоянное напряжение более высокого уровня.

Любая информация в ЦУ может быть представлена совокупностью определенного количества сигналов логического 0 и логической 1.

Комбинация цифровых сигналов, несущая какую-либо информацию, называется кодовым словом или просто кодом.

Устройства, предназначенные для передачи, приема и обработки цифровой информации (то есть информации, выраженной кодовыми словами), называются цифровыми устройствами.

Общие сведения о логических элементах.

Любые узлы цифровой аппаратуры строятся с помощью устройств, которые называются логическими элементами. В основном применяются лишь 5 логических элементов, общие сведения о которых приведены в табл.1.1.

Входы элементов всегда изображаются слева. Сигналы, которые подаются на входы, называются логическими переменными или логическими аргументами и обозначаются обычно буквами "Х" с нумерацией: Х₁, Х₂, Х₃ и т.д.

Выходы элементов всегда изображаются справа. Сигналы, которые формируются на выходах, называются логическими функциями и обозначаются обычно буквами "Y" или f(X)

Табл. 1

Названия элементов	Условное графическое изображение	Выполняемые операции	Символи-ческая запись операции	Таблица истинности
Элемент НЕ (инвертор)		Логическое отрицание (инверсия, операция НЕ)		X Y 0 1 1 0
Элемент И (конъюнктор)		Логическое умножение (конъюнкция, операция И)		0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Элемент ИЛИ (дизъюнктор)		Логическое сложение (дизъюнкция, операция ИЛИ)		0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
Элемент И-НЕ (элемент Шеффера)		Логическое умножение с последующим отрицанием (операция И-НЕ, штрих Шеффера)		0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
Элемент ИЛИ-НЕ (элемент Пирса)		Логическое сложение с последующим отрицанием (операция ИЛИ-НЕ, стрелка Пирса		0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

• Таблица, полностью описывающая работу логического элемента или любого другого ЦУ, называется таблицей истинности.

Основные требования "европейского" стандарта, которые нужно соблюдать при построении схем ЦУ на логических элементах:

1. Изображение любого элемента должно представлять собой прямоугольник. Его размеры зависят от количества входов и выходов (см. пункты 2 и 3).

2. Расстояние "а" между двумя соседними выводами любых элементов (рис.1.5) должно быть кратным 5 мм (реально – ровно 5 мм) и одинаковым у всех элементов данной схемы.

3. Расстояние между последним выводом и краем элемента (рис.1.5) должно составлять величину "а/2" или кратное ей (практически именно "а/2").

4. Ширина элемента зависит от количества знаков внутреннего обозначения и должна быть кратной 5 мм (в логических элементах практически именно 5 мм).

5. Расстояние между любыми другими линиями в схеме должно быть не менее 3 мм.

ИМС логических элементов.

Рис.1.6

У микросхем логических элементов третья часть маркировки начинается с буквы Л, а вторая буква показывает, какие конкретно логические элементы содержит данная ИМС:

Л Н – элементы НЕ. Например, микросхема КР1533ЛН1 (рис.1.6а), содержащая 6 элементов НЕ.

Рис.1.7

ЛИ – элементы И. Например, микросхемы: КР1533ЛИ1 (рис.1.6b), содержащая 4 элемента И с двумя входами у каждого (говорится и пишется – 4 элемента 2И); КР1533ЛИ3 (рис.1.6с), содержащая 3 элемента 3И); КР1533ЛИ6 (рис.1.6d), содержащая 2 элемента 4И.

ЛЛ – элементы ИЛИ. Например, микросхема КР1533ЛЛ1 (рис. 1.7а), содержащая 4 элемента 2ИЛИ.

ЛА – элементы И-НЕ. Например, микросхемы: КР1533ЛА1 (рис.1.7b), содержащая 2 элемента 4И-НЕ; КР1533ЛА2 (рис.1.7c), содержащая 1 элемент 8И-НЕ; КР1533ЛА3 (рис.1.7d), содержащая 4 элемента 2И-НЕ; КР1533ЛА4 (рис.1.8а), содержащая 3 элемента 3И-НЕ.

Р ис.1.8

ЛЕ – элементы ИЛИ-НЕ. Например, микросхемы: КР1533ЛЕ1 (рис.1.8b), содержащая 4 элемента 2ИЛИ-НЕ; КР1533ЛЕ4 (рис.1.8с), содержащая 3 элемента 3ИЛИ-НЕ; КР531ЛЕ7 (рис.1.8d), содержащая 2 элемента 5ИЛИ-НЕ.

Контрольные вопросы:

1. Физический смысл сигналов логического 0 и логической 1.

2. Что такое код?

3. Понятия логической переменной и логической функции.

4. Расшифровать маркировку заданной микросхемы. КП15333ЛН7

5. Какую структуру могут иметь микросхемы цифровых устройств?

Ответить на следующие тестовые вопросы:

1. Привести условное графическое изображение логического элемента ИЛИ-НЕ.

А) 1 В) 2 С) 3 D) 4

2. Какую операцию выполняет элемент И-НЕ?

1. Логическое умножение.

2. Логическое сложение с последующим отрицанием полученного результата.

3. Логическое отрицание.

4. Логическое умножение с последующим отрицанием полученного результата.

3. Привести символическую запись операции логического сложения.

A) Y = X; B) Y = X₁\/X₂; C) Y = X₁∙X₂; D) Y = X₁ X₂;

4. Что показывает в маркировке микросхемы КР555ЛА6 первая буква К?

1. Корпус микросхемы пластмассовый.

2. Микросхема ТТЛШ-структуры.

3. Микросхема содержит логические элементы И-НЕ.

4. Микросхема широкого применения..

5. Какие две буквы стоят в маркировке микросхем, содержащих элементы И-НЕ?

A) ЛН.

B) ЛА.

C) ЛЛ.

D) ЛИ.

The glossary

Қазақша	Орысша	Ағылшынша
кіріс		input
	выход	output
Кодалық сөз		code, word
	логический 0	logic 0 (zero)
логическая 1		logic 1 (one)
	высокий уровень	high level
	низкий уровень	low level
	цифровое устройство	digital device

Задание для СРС:

1. Интегральные микросхемы (ИМС). Маркировка ИМС. Л.1, стр.9

2. Основные параметры и особенности микросхем различных структур.Л.1, стр.13

Задание для СРСП:

По заданной схеме выполнить анализ работы логических элементов.