Лаба Исследование работы логических элементов
.docxМинистерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра электронных вычислительных машин
Факультет компьютерных систем и сетей
Отчет по лабораторной работе №1
Тема: «Исследование работы логических элементов»
Проверил:
к.т.н., доцент_____________Селезнев И.Л.
Минск
2020
1.Цель работы: Исследовать работу цифровых логических элементов.
2.Задание на выполнение работы:
В состав лабораторного стенда входят:
базовый лабораторный стенд
лабораторный модуль dLab-1 для исследования работы логических элементов
Логический элемент НЕ
Загрузить файл dLab-1.vi на экране появится изображение ВП, необходимого для выполнения работы.
Запустить программу, щелкнув левой кнопкой мыши на экранной кнопке RUN.
Нажать на кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
Выбрать логический элемент «НЕ».
Установить на входе «X0» исследуемого логического элемента логический сигнал «0».
Занести логические состояния входа и выхода в таблицу истинности на диаграмму состояний. Для этого нажать на кнопку «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму».
Установить на входе «0» исследуемого логического элемента логический сигнал «1», и с помощью кнопки «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму» занести логические состояния входа и выхода логического элемента «НЕ» в таблицу истинности и на диаграмму состояний.
Логические элементы И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, Искл. ИЛИ
Нажать кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
Выбрать логический элемент «И»
Установить на входах «Х0» и «Х1» логического элемента значения сигналов, приведенные в первой строке таблицы
Вход Х1 |
Вход Х0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Занести логические состояния входов и выходов логических элементов в таблицу истинности и на диаграмму состояний. Для этого на лицевой панели ВП нажать на кнопку «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму».
Повторить пп. 1-4 для остальных строк таблицы.
По таблице истинности и диаграмме состояний исследуемого логического элемента определить, какой логический сигнал является для него активным.
Повторить пп. 1-6 для логических элементов «И-НЕ», «ИЛИ», «ИЛИ-НЕ», «Искл. ИЛИ».
3.Теоретические сведения:
Цифровым логическим элементов называется физическое устройство, реализующее одну из операций алгебры логики или простую логическую функцию. Схема, составленная из конечного числа логических элементов по определенным правилам, называется логической схемой. В соответствии с перечнем логических операций (конъюнкция, дизъюнкция и отрицание) различают три основных логических элемента (ЛЭ): И, ИЛИ, НЕ. Элементы И, ИЛИ могут иметь несколько равноправных входов (от 2 до 12) и один выход, сигнал на котором определяется комбинацией входных сигналов. Элемент НЕ имеет всегда только один вход. Условное графическое обозначение элементов И, ИЛИ, НЕ приведено на рис 3.1.
Рисунок 3.1 Условное графическое обозначение элементов а) И, б) ИЛИ,
в) НЕ
Для описания работы ЛЭ и логических схем могут быть использованы различные способы. Наиболее часто используются следующие: алгебраические выражения, таблицы истинности, временная диаграмма состояний входных и выходных сигналов.
Из булевой алгебры известен принцип двойственности логических операций, заключающийся в их взаимном преобразовании: если в условии, определяющем операцию И, значения всех переменных и самой функции заменить их инверсией, а знак конъюнкции знаком дизъюнкции, получится условие, определяющее операцию ИЛИ.
Важным практическим следствием принципа двойственности является тот факт, что при записи логических выражений и, следовательно, построении логических схем, можно обойти только двумя типами операций, например, операциями И и НЕ или ИЛИ и НЕ. В связи с этим можно ввести понятие функционально полной системы ЛЭ – совокупность ЛЭ, позволяющих реализовать логическую схему произвольной сложности.
4.Выполнение работы:
4.1 Исследование работы логического элемента «НЕ»
Условное обозначение логического элемента «НЕ» представлено на рисунке 4.1.1
Рисунок 4.1.1 Условное обозначение логического элемента «НЕ»
Реализация логической операции НЕ на базе 2И и 2ИЛИ представлена на рисунке 4.1.2.
Рисунок 4.1.2. Логическое НЕ на базе: а) - 2ИЛИ-НЕ, б) - 2И-НЕ.
Реализуемая
функция:
Работа логического элемента «НЕ» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.1.3 и диаграммы состояний на рисунке 4.1.4.
Рисунок 4.1.3 Таблица истинности логического элемента «НЕ»
Рисунок 4.1.4 Диаграмма состояний логического элемента «НЕ»
Исследование работы логического элемента «И»
Условное обозначение логического элемента «И» представлено на рисунке 4.2.1
Рисунок 4.2.1 Условное обозначение логического элемента «И»
Реализуемая
функция:
Реализация логической операции И на базе 2И и 2ИЛИ представлена на рисунке 4.2.2.
Рисунок 4.2.2. Логическое И на базе: а) - 2И-НЕ, б) - 2ИЛИ-НЕ.
Работа логического элемента «И» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.2.3 и диаграммы состояний на рисунке 4.2.4.
Рисунок 4.2.3 Таблица истинности логического элемента «И»
Рисунок 4.2.4 Диаграмма состояний логического элемента «И»
4.3 Исследование работы логического элемента «ИЛИ»
Условное обозначение логического элемента «ИЛИ» представлено на рисунке 4.3.1
Рисунок 4.3.1 Условное обозначение логического элемента «ИЛИ»
Реализация логической операции ИЛИ на базе 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ представлена ниже на рисунке 4.3.2.
Рисунок 4.3.2. Логическое ИЛИ на базе: а) - 2И-НЕ, б) - 2ИЛИ-НЕ.
Реализуемая
функция:
Работа логического элемента «ИЛИ» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.3.2 и диаграммы состояний на рисунке 4.3.3.
Рисунок 4.3.3 Таблица истинности логического элемента «ИЛИ»
Рисунок 4.3.4 Диаграмма состояний логического элемента «ИЛИ»
Исследование работы логического элемента «И-НЕ»
Условное обозначение логического элемента «И-НЕ» представлено на рисунке 4.4.1
Рисунок 4.4.1 Условное обозначение логического элемента «И-НЕ»
Реализуемая
функция:
Реализация логической операции И-НЕ на базе 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ представлена ниже на рисунке 4.4.2.
Рисунок 4.4.2. Логическое И-НЕ на базе: а) - 2И-НЕ, б) - 2ИЛИ-НЕ.
Работа логического элемента «И-НЕ» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.4.3 и диаграммы состояний на рисунке 4.4.3.
Рисунок 4.4.3 Таблица истинности логического элемента «И-НЕ»
Рисунок 4.4.4 Диаграмма состояний логического элемента «И-НЕ»
Исследование работы логического элемента «ИЛИ-НЕ»
Условное обозначение логического элемента «ИЛИ-НЕ» представлено на рисунке 4.5.1
Рисунок 4.5.1 Условное обозначение логического элемента «ИЛИ-НЕ»
Реализация логической операции ИЛИ-НЕ на базе 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ представлена ниже на рисунке 4.5.2.
Рисунок 4.5.2. Логическое ИЛИ-НЕ на базе: а) - 2И-НЕ, б) - 2ИЛИ-НЕ
Реализуемая
функция:
Работа логического элемента «ИЛИ-НЕ» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.5.3 и диаграммы состояний на рисунке 4.5.4.
Рисунок 4.5.3 Таблица истинности логического элемента «ИЛИ-НЕ»
Рисунок 4.5.4 Диаграмма состояний логического элемента «ИЛИ-НЕ»
4.6 Исследование работы логического элемента «Искл. ИЛИ»
Условное обозначение логического элемента «Искл. ИЛИ» представлено на рисунке 4.6.1
Рисунок 4.6.1 Условное обозначение логического элемента «Искл. ИЛИ»
Реализация логической операции исключающее ИЛИ-на базе 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ представлена ниже на рисунке 4.6.2.
Рисунок 4.6.2. Логическое исключающее ИЛИ на базе: а) - 2И-НЕ, б) - 2ИЛИ-НЕ.
Реализуемая
функция:
Работа логического элемента «Искл. ИЛИ» представлена с помощью таблицы истинности на рисунке 4.6.3 и диаграммы состояний на рисунке 4.6.4.
Рисунок 4.6.3 Таблица истинности логического элемента «Искл. ИЛИ»
Рисунок 4.6.4 Диаграмма состояний логического элемента «Искл. ИЛИ»
Вывод:
В результате выполнения лабораторной работы была исследована работа цифровых логических элементов И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, Искл. ИЛИ.