3.2. Рабочее задание

3.2.1. Выполните на лабораторном стенде коммутацию, соответствующую разработанной схеме, проверьте ее правильность. Включите питание стенда, установите минимальную частоту ГТИ. Проверьте наличие на колодках переходной панели и XS6 напряжений +5 В, 0 В, лог.0 и сигналов ГТИ, а также связей между выводами микросхем. Выключите питание стенда.

3.2.2. Установите в колодки микросхемы и МИ (следите за положением ключей!), включите питание. Подайте какую-либо четную кодовую комбинацию на адресные входы демультиплексора. Последовательно перебирая кодовые комбинации на адресных входах мультиплексора, наблюдайте результат. Проверьте действие сигнала на входе Е мультиплексора. Если работа схемы не соответствует исходной таблице функционирования, найдите ошибку в таблице соединений или в коммутации. Пользуйтесь при этом индикатором логических уровней стенда, установив режим "ступенька" и подключая щуп непосредственно к выводам микросхем.

3.2.3. Если схема работает нормально, проведите три серии опытов, задав два четных кода на входы демультиплексора и один нечетный. В каждой серии исследуйте работу устройства, задавая на входы мультиплексора два нечетных кода и один четный. Сведите результаты в таблицу, составив ее в координатах "адресная кодовая комбинация на демультиплексоре/комбинация на мультиплексоре" и заполняя каждую клетку номером задействованного индикатора МИ и наименованием индицируемого сигнала. Сверьте результаты с исходными таблицами функционирования. Подготовьте словесное описание работы вашей схемы, занесите в отчет краткие ВЫВОДЫ по полученным результатам.

4. Контрольные вопросы

1. Дайте общее определение коммутаторов, их классификацию и определения подклассов.

2. Приведите логическую структуру мультиплексора и демультиплексора и принципиальные схемы этих коммутаторов.

3. Разработайте схему двухканального мультиплексора 4-1 на основе логических элементов типов ЛА и ЛР.

4. Разработайте схему коммутатора 8-1 на основе элементов типов ЛА и ЛР с расширителями ЛД.

5. Изложите сведения о назначении, принципе действия и функциональных схемах мультиплексоров и демультиплексоров, существующих в интегральном исполнении.

6. Приведите назначение каждого входа и выхода микросхем КП7 и ИД7.

7. Разработайте схемы на базе одной (!) микросхемы К555КП7 и инвертора для реализации следующих выражений:

8. Предложите схемы, иллюстрирующие все варианты применения демультиплексора ИД7.

9. Дайте словесное описание работы схемы, разработанной в ходе лабораторной работы, указав разрядность адресных комбинаций, использование входа Е мультиплексора.

Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить функции триггеров, их разновидности и устройство.

1.2. Отработать практические навыки реализации заданных таблиц возбуждений или переходов.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1. Разновидности триггеров

Триггером называется простейший цифровой автомат с памятью. Триггер должен иметь полную систему выходов и полную систему переходов, т.е. возможность с помощью входных сигналов переводить выход из любого состояния в любое: 01, 10, 00, 11. Функционирование триггера описывается таблицей переходов (истинности) или таблицей возбуждений.

К ак известно из лекционного курса и /3, 4/, простейший триггер можно построить, охватив два каскада инвертирующей логики перекрестными обратными связями (рис. 5.1). Подача R = 1 (при S = 0) дает Q = 0, Q# = 1. Подача S = 1 (при R = 0) дает Q = 1, Q# = 0 и т.д. Отсюда названия входов – R от Reset, S от Set – и название триггера – RS-триггер. Здесь и далее обозначение вывода Q# означает, что при всех разрешенных комбинациях R и S сигнал на этом выводе инверсен сигналу на выводе Q. Несложно видеть, что при R = S = 1 Q# = Q = 0.  Эта комбинация входных сигналов считается запрещенной потому, что при одномоментном переходе к R = S = 0 (в режим хранения) состояние выходов становится неопределенным (возникают гонки).

Таблица возбуждения
Для того, чтобы	нужно иметь
Q–Q	R	S
00	0;1	0
01	0	1
10	1	0
11	0	1;0
Запрет	1	1

Описание работы данного триггера выглядит так (Q^– означает прежнее значение Q):

Т аблица истинности
R	S	Q–	Q	Q#	Функции
0	0	0	0	1	Хранение
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0	Установка
0	1	1	1	0
1	0	0	0	1	Сброс
1	0	1	0	1
1	1	0	Х	Х	Запрет
1	1	1	Х	Х

На логике И-НЕ можно построить другой вариант RS-триггера – с инверсными входами (рис. 5.2). Его таблицы обучающимся следует составить самостоятельно.

С

Рассмотрим син­хронный D-триг­гер со статическим уп- ра­в­лением (рис. 5.3).

Рис. 5.3

уществуют следующие разновидности триггеров, различающиеся по способу уп­равления: RS, D, JK, T, комбинированные. По способу записи различают асинхронные и синхронные триггеры, по способу синхронизации – триггеры со статическим или динамическим управлением.

D	L	Q–	Q	Q =	Режим
0	0	0	0	Q ­–	Хранение
0	0	1	1
0	1	0	0	D	Ввод
0	1	1	0
1	0	0	0	Q–	Хранение
1	0	1	1
1	1	0	1	D	Ввод
1	1	1	1

Вид его таблицы переходов приведен рядом. Состояние Q = D называется прозрачным.

В отличие от него условное графическое обозначение D-триггера с динамическим управлением имеет вид, приведенный на рис. 5.4. У данного триггера прозрачный режим отсутствует, обновление хранимых данных происходит путем считывания с входа D по фронту синхросигнала С (существуют и триггеры, тактируемые срезом С).

Выпускаются D-триггеры с дополнительными асинхронными входами S# и R#. Эти входы имеют приоритет над синхронными, т.е. в период наличия активного уровня на одном из асинхронных входов управление по синхровходу С не действует.

Т риггеры типа Т называются также счетными (рис. 5.5). Их алгоритм работы состоит в переключении в противоположное состояние Q = (Q^–)# по заданному переходу входного сигнала (либо фронту, либо срезу).

Триггер типа JK с динамическим управлением имеет УГО, приведенное на рис. 5.6. Эти триггеры называют универсальными, поскольку их можно скоммутировать так, чтобы получить любой другой тип триггера.

J	K	Q–	Q	Режим
0	0	0 1	Q–	Хранение
0	1	0 1	0	Запись 0
1	0	0 1	1	Запись 1
1	1	0 1	(Q–)#	Т-режим

Рис. 5.6

Триггеры в виде законченных микросхем выпускают с комбинированным набором выходов (например, DRS, JKRS) и по нескольку элементов в одном корпусе (см. /3/).