Міністерство освіти і науки України

Первомайський політехнічний коледж

Первомайського політехнічного інституту

Національного університету кораблебудування

імені адмірала Макарова

Стеценко О.В.

КОМП’ЮТЕРНА ЕЛЕКТРОНІКА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

щодо виконання лабораторних робіт

Первомайськ 2013

Міністерство освіти і науки України

Первомайський політехнічний коледж

Первомайського політехнічного інституту

Національного університету кораблебудування

імені адмірала Макарова

Стеценко О.В.

КОМП’ЮТЕРНА ЕЛЕКТРОНІКА

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

щодо виконання лабораторних робіт

ББК 32.97

С 39

Укладач: Стеценко О.В., викладач першої категорії Первомайського політехнічного коледжу ППІ НУК імені адмірала Макарова

Рецензент: к.т.н. Анастасенко С.М.

Розглянуто та ухвалено цикловою комісією “Обслуговування комп'ютерних систем і мереж”

Протокол № 7 від 06.02.2013 р.

В даних методичних рекомендаціях викладено методичні рекомендації щодо виконання лабораторних з дисциплін: „Комп’ютерна електроніка”, які допомагають студентам краще засвоїти теоретичний матеріал і використовувати його на практиці.

Призначені для студентів 2-го курсу спеціальності “Обслуговування комп'ютерних систем і мереж”.

Стеценко О.В.Комп'ютерна електроніка. Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт. Первомайськ, 2013.–63 ст.

ЗМІСТ

Передмова……………………………………………………………………….6

Лабораторна робота №1………………………………………………………..8

Лабораторна робота №2……………………………………………………….18

Лабораторна робота №3……………………………………………………….22

Лабораторна робота №4……………………………………………………….28

Лабораторна робота №5……………………………………………………….34

Лабораторна робота №6……………………………………………………….41

Лабораторна робота №7……………………………………………………….50

Лабораторна робота №8……………………………………………………….56

Література………………………………………………………………........... 62

Передмова

Лабораторні роботи з дисципліни “Комп’ютерна електроніка” передбачені навчальним планом спеціальності 5.05010201 „Обслуговування комп’ютерних систем і мереж“.

Задачею лабораторних робіт є закріплення теоретичних знань, одержаних студентами у процесі вивчення дисципліни “Комп’ютерна електроніка”, а також придбання навиків самостійної побудови різноманітних цифрових пристроїв.

Здача звітів з лабораторних робіт та їх захист проводиться на наступному занятті.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Тема:	Основи роботи в САПР Multisim.
Мета роботи: Зміст роботи: Організаційні та методичні вказівки:	Ознайомитися з призначенням програми Multisim. Визначити способи встановлення компонентів схем, вимірювальних та генеруючих приладів і їхнього з’єднання. Ознайомлення з головним вікном програми Multisim, встановлення в робочій області компонентів схем та з’єднання їх між собою. Лабораторну роботу проводять після вивчення теми “САПР Multisim ” з підгрупою студентів у два етапи: 1. Підготовчий етап: Вивчення теоретичної частини з теми “САПР Multisim ”. 2. Виконавчий етап: Побудова найпростіших схем, з’єднання між собою компонентів схем та логічних задаючих і вимірювальних пристроїв.
Технічне забезпечення:	ПК.
Програмне забезпечення:	ОС Windows, САПР Multisim.
Час:	80 хвилин

Теоретична частина

САПР Multisim призначений для проектування електронних пристроїв та перевірки їх роботи за допомогою симуляції. При встановленні додаткових спеціалізованих блоків програми за її допомогою можна створювати друковані плати.

На рисунку 1 зображено головне вікно САПР Multisim.

Рядок заголовка

Рядок меню

Робоча область

Спеціалізовані панелі інструментів

Рисунок 1 Головне вікно програми Multisim.

Рядок заголовка та рядок меню у вікні програми виконують ті ж функцій, що й дані елементи у будь-якому стандартному вікні Windows, крім спеціалізованих меню САПР.

Більш детально розглянемо спеціалізовані панелі інструментів.

Перша з них – Multisim Master (дивись рисунок 2.). Вона призначена для розташування компонентів на схемі. Нижче приведені всі складові елементи панелі та їх призначення.

Кнопки та перемикачі

Елементи, що запрограмовані на мові високого рівня VHDL

Рисунок 2 Панель інструментів – Multisim Master.

Для встановлення будь-якого компонента схеми в робочій області вікна необхідно натиснути лівою кнопкою миші (ЛКМ) по відповідній кнопці панелі інструментів Multisim Master, потім, якщо ці кнопки включають в себе інші набори елементів, обрати необхідну кнопку і також натиснути по ній ЛКМ, перемістити вказівку миші на робочу область вікна і знову натиснути ЛКМ. Якщо елемент багато секційний, то на екрані з’явиться контекстне меню, з якого буде запропоновано обрати одну з секцій мікросхеми. Якщо ж елемент односекційний, тоді таке контекстне меню не з’являється (дивись рисунки 3-5)

Рисунок 3 Обрання мікросхеми серій ТТЛ чи ТТЛШ.

Рисунок 4 Обрання мікросхеми 7400 N серії ТТЛ сімейства 74.

На рисунку 4 вказані основні елементи вікна, яке відкривається перед встановленням компонента на схему. Для того, щоб розташувати компонент в робочій області, необхідно виділити його із списку і натиснути на кнопку ОК, перемістити вказівку миші на робочу область і натиснути ЛКМ. Для проведення ліній зв’язку між виводами компонентів необхідно натиснути ЛКМ по відповідному виводу і переміщувати вказівку миші по робочій області програми, натискаючи ЛКМ в місцях змінення направлення лінії зв’язку.

Рисунок 5 Встановлення секції А елемента 7400 N.

На рисунку 5 зображено встановлення на схемі секції А мікросхеми 7400 N.

Д

Осцилографи

Мультіметр

Таймер

руга панель інструментів називається Instruments. Вона призначена для подачі кодових комбінацій та відображення результатів перевірки схем за допомогою осцилографів та інших пристроїв. Нижче приведені всі складові елементи панелі та їх призначення.

Генератор функцій (або функціональний генератор)

Ваттметр

Логічний аналізатор

Рисунок 6 Панель інструментів Instruments.

З усіх елементів панелі інструментів найбільший інтерес для нас представляє генератор кодових комбінацій. Для того, щоб його встановити на робочій області програми, необхідно натиснути на кнопку панелі інструментів Instruments. Встановлення генератора кодових комбінацій виконується таким чином, що й звичайного односекційного компонента.

Цей генератор має 32 виходи (від 0 до 31). Вони призначені для видачі 32-розрядної кодової комбінації. Дозволяється використовувати не всі розряди генератора. Деякі виходи можна залишати висячими. Для завдання вихідного кодового слова необхідно двічі натиснути ЛКМ по УГП генератора. Після цього на екрані з’явиться діалогове вікно (дивись рисунок 8)

Рисунок 7 Генератор кодових послідовностей.

Послідовності видачі кодових комбінацій з виходів генератора.

Генератор

Тип перебирання кодових комбінацій

Відображення кодової комбінації в двійковому та шіснадцятковому коді

Частота видачі сигналів

Рисунок 8 Встановлення кодових слів-комбінацій для перевірки роботи схеми.

Для того, щоб ввести поточну кодову комбінацію (слово), необхідно натиснути ЛКМ в полі відображення кодової комбінації Вinary і ввести двійковий код необхідної комбінації (або в полі HEX ввести код числа в шістнадцятковій системі числення). Після цього необхідно перейти на друге слово, виділивши його одним натисканням ЛКМ у списку послідовності видачі кодових комбінацій з виходів генератора і знову ввести двійкову кодову комбінацію. І так до тих пір, поки не будуть перебрані всі необхідні кодові комбінації.

Панель Controls відповідного вікна дозволяє запускати процес видачі кодових слів в різних режимах. Наприклад, якщо обирається режим Cycle, тоді видача сигналів відбувається циклічно, а якщо обирається пункт Step, тоді видача сигналів відбувається покроково (для того, щоб отримати покрокову видачу сигналів, необхідно щоразу натискати ЛКМ по кнопці Step).

Засоби побудови часових діаграм в САПР Multisim.

Як відмічалося раніше, САПР Multisim дозволяє проводити перевірку роботоспроможності схеми. Одним із засобів є використання світлової індикації (свілодіодів), іншим – побудова часових діаграм.

Для побудови часових діаграм роботи схеми використовується аналізатор логічних функцій, який на панелі інструментів Instruments позначається кнопкою . Для його використання необхідно натиснути один раз лівою кнопкою миші по цьому значку і встановити аналізатор в робочій області схеми.

Рисунок 9 Зовнішній вигляд аналізатора логічних функцій.

Для того, щоб отримати часову діаграму роботи, необхідно під’єднати до входів аналізатора всі потрібні виводи всіх потрібних мікросхем. Входів у аналізатора 15. Якщо їх не вистачає, можна скористатися ще одним або декількома подібними пристроями.

Для отримання часової діаграми необхідно двічі натиснути по умовному графічному позначенню аналізатора. На екрані з’явиться вікно, яке показане на рисунку 11.

Кожному входу аналізатора відповідає своя лінія графіка часових діаграм. Крім того, тут будуть присутні тактові послідовності.

Для кращої наочності можна змінювати масштаб відображення часової діаграми у вікні аналізатора логічних функцій. Це можна зробити за допомогою лічильника Clock/Div (дивись рисунок 10).

Рисунок 10 Засіб, за допомогою якого змінюється масштаб відображення часової діаграми.

Рисунок 11 Екран відображення часової діаграми аналізатора логічних функцій.

Послідовність виконання роботи:

1. Створити новий проект в САПР Multisim.

2. Встановити на робочому полі елементи SN 7400, SN 7410, SN 7409 і з’єднати їх між собою, як це показано на рисунку 12.

Рисунок 12 З’єднання мікросхем SN 7400, SN 7410, SN 7409.

3. Встановити в робочій області генератор логічних функцій і ввести в нього таку послідовність чисел в двійковому коді: 00111, 01110, 01010, 11000, а після цього – в шістнадцятковому коді: АВ, 3Е, С8, 9А.

4. Встановити в робочому полі логічний аналізатор і з’єднати його з генератором логічних функцій (8 молодших розрядів генератора, починаючи з нульового, до 8 перших розрядів аналізатора). Запустити процес видачі кодових слів спочатку в автоматичному, а потім – в покроковому режимах. Отримати часові діаграми виданих кодових слів. Спосіб з’єднання генератора та аналізатора логічних функцій дивись на рисунку 13.

Рисунок 13 З’єднання виходів генератора з входами аналізатора.

5. Зробити висновки щодо виконаної лабораторної роботи.