Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 57

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
325.21 Кб
Скачать

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

150-2016

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам № 4-6 по дисциплине "Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры" для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») очной и заочной форм обучения

Воронеж 2016

Составители: канд. физ.-мат. наук В.А. Кондусов, канд. техн. наук Е.Д. Алперин

УДК 621.38

Методические указания к лабораторным работам 4-6 по дисциплине "Цифровые интегральные схемы и микропроцессоры" для студентов направления 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств» (профиль «Проектирование и технология радиоэлектронных средств») очной и заочной форм обучения/ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.А. Кондусов, Е.Д. Алперин. Воронеж, 2016. 19с.

Методические указания являются руководством к лабораторно-практическим занятиям с использованием программы Electronics Workbench 5.12, которая позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифроаналоговые схемы большой степени сложности. Рассмотрен и разъяснён принцип построения схем.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле «Кондусов ЛбЦИСиМП. pdf»

Табл. 5. Ил. 4. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент д-р техн. наук, проф. О.Ю. Макаров

Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

ВВЕДЕНИЕ

Целью данного цикла лабораторных работ является проработка студентами следующих вопросов: знакомство с моде-

лирующей программой Electronics Workbench 5.12, синтез комбинационных устройств, проектирование комбинационных устройств в заданном базисе логических элементов

.

1.Характеристика программы

Программа «Электронная лаборатория» предназначена для синтеза и анализа дискретных и аналоговых схем на основе стандартных компонентов, входящих в базовый набор программы, используется также при применении созданных пользователем блоков. Для работы с данной программой не требуется практически никакой подготовки, так как программа имеет интуитивный интерфейс, понятный даже новичку. Однако для работы с дискретной частью программы требуются хотя бы начальные знания о цифровых логических системах, логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ

Лабораторная работа № 4 Кодопреобразователи 1. Общие указания

Цель работы: освоение методов синтеза и экспериментальное исследование работы кодопреобразователей.

На основе проведенного синтеза экспериментально исследуется работа неполного дешифратора и кодопреобразователя общего типа.

2. Домашние задания и методические указания по их выполнению

2.1.Синтезировать неполный дешифратор на входные числа в двоичном коде в соответствии с вариантом домашнего задания (см.табл. 1) в выбранном элементном базисе

(на ИМС серии 155/SN74)/1,2, 3/.

2.2.Синтезировать кодопреобразователь числа из прямого натурального кода 8-4-2-1 в код, указанный в табл.2 в соответствии с вариантом домашнего задания в выбранном элементном базисе.

Для выполнения домашнего задания п.2.2 рассмотрим пример синтеза кодопреобразователя числа из прямого натурального кода “8-4-2-1” в код “4-1 -2-1”.

2

Таблица 1

Номер

1 число

2 число

варианта

 

 

 

 

 

1

0

1

2

0

5

3

0

9

4

0

13

5

1

3

6

1

7

7

1

11

8

1

15

9

2

6

10

2

10

11

2

14

12

3

6

13

3

10

14

3

14

15

4

7

16

4

11

17

4

15

18

5

9

19

5

13

20

6

8

21

6

12

22

7

8

23

7

12

24

8

9

25

8

13

 

Таблица 2

 

 

Номер

Код на выходе

варианта

преобразователя

 

 

1

3-3-2-2

2

10-2-1-1

3

9-2-1-1

4

9-3-1-1

5

8-2-2-1

6

8-3-1-1

7

7-2-2-1

8

7-3-1-1

9

7-4-2-1

10

7-6-2-1

11

6-3-2-1

12

6-3-2-2

13

6-4-2-1

14

6-5-1-1

15

5-1-1-1

16

5-3-1-1

17

5-3-2-2

18

5-4-2-2

19

5-4-1-1

20

5-5-2-2

21

4-1-1-1

22

4-3-1-1

23

4-3-3-2

24

4-4-2-2

25

4-4-4-1

3

Заполним таблицу истинности, при этом учтем, что код “4-1-2-1” неоднозначный. Выберем один из вариантов, который представлен в табл.З.

Таблица 3

код

 

 

 

8-4-2-1

 

 

4-1-2-1

 

вес

 

8

 

4

2

1

4

1

2

1

цифра

х3

 

х2

 

х1

х1

у3

у2

у1

у0

0

0

 

0

 

0

0

0

0

0

0

1

0

 

0

 

0

1

0

0

0

1

2

0

 

0

 

1

0

0

0

1

0

3

0

 

0

 

1

1

0

0

1

1

4

0

 

1

 

0

0

1

0

0

0

5

0

 

1

 

0

1

1

0

0

1

6

0

 

1

 

1

0

1

0

1

0

7

0

 

1

 

1

1

1

0

1

1

8

1

 

0

 

0

0

1

1

1

1

9

1

 

0

 

0

1

 

 

 

 

10

1

 

0

 

1

0

 

 

 

 

11

1

 

0

 

1

1

 

 

 

 

12

1

 

1

 

0

0

 

 

 

 

13

1

 

1

 

0

1

 

 

 

 

14

1

 

1

 

1

0

 

 

 

 

15

1

 

1

 

1

1

 

 

 

 

Из табл.З видно, что код “4-1-2-1” имеет всего 9 кодовых слов, то есть не всем кодовым комбинациям кода “8-4-2-1” можно поставить в соответствие кодовые комбинации кода “4- 1-2-1”. Поэтому при оптимизации можно считать, что они запрещенные и ввести факультативные условия /1/.

На основе таблицы истинности 3 заполним карты Карно для у0,у1,у2,уз (рис.1).

4

Рис.1

Из карт Карно получаем:

5

Составляем принципиальную схему кодопреобразователя

(рис.2).

Рис.2

3. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению

3.1.Исследовать работу неполного дешифратора. Собрать в рабочем окне программы EWB дешифратор в соответствии со схемой, полученной в результате синтеза при выполнении домашнего задания (п.2.1).

Подать сигналы xj, Ц, Хз, Х4 с выходов генератора слова на соответствующие входы дешифратора. Выходы соединить со входами логического анализатора. Убедиться в правильности его работы.

Зарисовать в одном и том же временном масштабе последовательно одну под другой диаграммы напряжения на входах и выходах дешифратора.

3.2.Исследовать работу кодопреобразователя. Собрать в рабочем окне кодопреобразователь в соответствии

6

со схемой, полученной в результате синтеза при выполнении домашнего задания (п.2.2).

Соединить выходы x1, х2 3, х4 генератора слова с соответствующими входами кодопреобразователя и убедиться в правильности его работы. Снять и зарисовать временные диаграммы напряжений на всех входах и выходах кодопреобразователя.

Вопросы для самопроверки

1.Классификация цифровых устройств.

2.Объясните порядок синтеза комбинационных цифровых устройств.

3.Какие устройства называются дешифраторами?

4.В каком случае дешифратор называется неполным?

5.Начертите схему дешифратора и объясните его работу. Приведите диаграммы напряжений входных и выходных сигналов.

6.Объясните порядок синтеза кодопреобразователей.

7.Начертите схему кодопреобразователя общего типа и объясните его работу. Приведите диаграммы напряжений входных и выходных сигналов.

7

Лабораторная работа № 5

Мультиплексоры

1. Общие указания

Цель работы: исследование работы мультиплексора, овладение методами реализации логических функций на мультиплексорах.

2. Домашние задания и методические указания по их выполнению

2.1.Составить электрическую схему мультиплексора на 8 информационных входах, используя ИМС 155(SN74) серии приведенной в приложении 2 и реализующие логические функции И-НЕ ИЛИ-НЕ.

2.2.На основе мультиплексора 155КП5(74152) реализовать логическую функцию, заданную таблицей истинности в лаб. № 2 пункт 2.2 в соответствии с вариантом домашнего задания.

2.3.На основе мультиплексора 155КП7(74151) реализовать логическую функцию, заданную таблицей истинности в лаб. № 2 пункт 2.3 в соответствии с вариантом домашнего задания.

Для выполнения домашнего задания п.2.2 и п.2.3 рассмотрим пример реализации логической функции четырех переменных на мультиплексоре 155КП5(74152) /1, 2/.

В таблице 1 приведены значения заданной функции Y для всех 16 комбинаций аргументов х1, х2, х3, х4.

Будем считать адресные входы мультиплексора информационными входами реализуемой функции, а информационные входы мультиплексора настроечными входами. Тогда задача состоит в отыскании кода настройки,

8