Методическое пособие 154

Лабораторная работа № 6 Шифратор и дешифратор

Цель работы: приобрести навыки схемотехнического моделирования логических схем шифратора и дешифратора.

Общие указания по работе

1.Пользуясь конспектами лекций, материалам пособия

идополнительной литературой [1, 2], подготовьте ответы на следующие вопросы:

Дешифратор: определение, обозначение, таблица истинности.

Шифратор: определение, обозначение, таблица истинности.

Преобразователь кодов.

Лабораторное задание

1.Выбор варианта производится следующим образом. Сигнал на входе шифратора и выходе дешифратора должен быть равным логической единице в трех случаях:

входное число равно N, входное число равно N + M, входное число равно N + 2M.

Число N – порядковый номер студента по списку. Число M равно 1 для подгруппы 1 и 2 – для подгруппы 2.

2.В соответствии с вариантом задания

-получить логическую функцию дешифратора по заданию;

-составить схему дешифратора с 5 входами;

-получить логическую функцию шифратора по заданию;

-составить схему шифратора с 5 выходами.

20

3.Составить полученную схему дешифратора в редакторе EWB. Получить временные диаграммы работы дешифратора и зарисовать их в отчет.

Сигналы на входы схемы поступают от генератора логических уровней Word Generator. Перед началом работы необходимо установить параметры: частоту смены выходных импульсов рекомендуется установить 1 Гц (для удобства наблюдения); в окне установки выходных логических сигналов установить шестнадцатеричные числа таким образом, чтобы диапазон возможных комбинаций двоичных сигналов включал заданные вариантом десятичные числа; для того, чтобы в циклическом режиме (Cycle) или в режиме пачки импульсов (Burst) на выходе генератора возникали только внесенные данные, установить значения адреса данных начальное (Initial) равное 0000 и конечное (Final) равным 001F.

Для контроля десятичного числа, соответствующего двоичному коду на выходе шифратора и входе дешифратора подключите семисегментный индикатор. Для контроля логического состояния на входе шифратора и выходе дешифратора подключите индикатор логического состояния

(Red Probe).

Для индикации двоичных сигналов на входах или выходах схем используйте анализатор логических сигналов

Logic Analyzer.

4.Оптимизировать схему дешифратора, используя логический преобразователь Logic Converter. Получить временные диаграммы работы дешифратора и зарисовать их в отчет.

5.Составить полученную в п.1 схему шифратора в редакторе EWB. Получить временные диаграммы работы шифратора и зарисовать их в отчет.

4. Оптимизировать схему шифратора, используя логический преобразователь Logic Converter. Получить временные диаграммы работы шифратора и зарисовать их в отчет.

21

Контрольные вопросы

1. Как составляют комбинационную схему цифрового устройства?

2. Какое устройство называется шифратором?

3. Какое устройство называется дешифратором?

4. К какому классу цифровых устройств относятся шифратор и дешифратор?

5. Каково назначение преобразователя кодов?

6. Составьте схему дешифратора, имеющего один вход и два выхода.

7. Составьте схему дешифратора, имеющего три входа и восемь выходов.

8. Составьте схему шифратора с четырьмя входами и двумя выходами.

Дополнительная литерат ура

1.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

2.Прянишников, В.А. Электроника. Полный курс лекций [Текст] / В. А. Прянишников. – 7-е изд. – СПб:

КОРОНА– Век, 2014. – 416 с.

22

сигналов на входах или выходах схем используйте анализатор логических сигналов Logic Analyzer. Для создания схемы можно использовать логический преобразователь (Logic

Converter).

3.К выходам подключите световые индикаторы. Подавая поочередно сигнал на входы, проверьте правильность работы мультиплексора. По результатам составьте таблицу состояний. Сигналы на входы можно подать от генератора логических уровней Word Generator. Сравните полученную таблицу с рассчитанной. Исправьте дефекты схемы.

4.Получите временные диаграммы работы мультиплексора. Зарисуйте их.

5.Воспользуйтесь собранным мультиплексором как универсальным логическим элементом и на его основе постройте схему:

а) выполняющую дизъюнкцию A + B + C. Соберите схему и проверьте его работу. Покажите работающую схему преподавателю.

Соберите схему и проверьте его работу. Покажите работающую схему преподавателю.

6. Соберите схему демультиплексора с 8 выходами. На выходы подключите световые индикаторы. Подавая сигнал на вход, проверьте работу демультиплексора. По результатам составьте таблицу состояний. Сигнал на вход можно подать от генератора логических уровней Word Generator.

образователь (Logic Converter).

3. К выходам демультиплексора подключите световые индикаторы. Подавая поочередно сигнал на входы, проверьте правильность работы демультиплексора. По результатам составьте таблицу состояний. Сигналы на входы можно подать от генератора логических уровней Word Generator. Сравните полученную таблицу с рассчитанной. Исправьте дефекты схемы.

24

4. Получите временные диаграммы работы демультиплексора. Зарисуйте их.

Контрольные вопросы

1.Объясните различие между мультиплексором и демультиплексором.

2.Дайте определение демультиплексора.

3.Как можно использовать дешифраторы в роли демультиплексоров? Приведите пример.

4.Как на основе мультиплексоров 4→1 построить мультиплексор 32→1?

5. В каких устройствах кроме коммутаторов применяются мультиплексоры?

Дополнительная литерат ура

1.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

2.Прянишников, В.А. Электроника. Полный курс лекций [Текст] / В. А. Прянишников. – 7-е изд. – СПб:

КОРОНА– Век, 2014. – 416 с.

25

Лабораторная работа № 8 Счетчик

Цель работы: изучить принципы синтеза цифровых устройств на триггерах, научиться составлять схемы счетчиков.

Общие указания по работе

1.Пользуясь конспектами лекций, материалам пособия

идополнительной литературой [1, 2], подготовьте ответы на следующие вопросы:

Триггеры: обозначения, разновидности. Суммирующий, вычитающий, реверсивный счетчики. Синхронные и асинхронные счетчики.

Лабораторное задание

1. Используя пять JK-триггеров, составить схемы суммирующего (для гр.1) и вычитающего (для гр. 2) счетчиков. Максимальные показания суммирующего счетчика равны N+5 (модуль счета равен N + 6). Минимальные показания вычитающего счетчика равны N + 4.

Для сброса счетчика в нулевое состояние или установки всех его триггеров в единичное состояние используются комбинационное устройство и дополнительные входы R или S JK-триггеров. Комбинационное устройство управления работой счетчиков можно собрать с использованием элемента И с увеличенным числом входов. (Число входов устанавливается с помощью панели свойств элемента И.)

Например, электрические схемы суммирующего и вычитающего счетчиков, выполненные на основе двух JK- триггеров, показаны на рис. 8 а, б соответственно. Сигналы с выходов счетчика подаются на анализатор логических уровней.

26

Рис. 8. Электрические схемы суммирующего

ивычитающего счетчиков

2.Промоделировать работу счетчика с помощью программы EWB. Входной импульсный сигнал подать от генератора логических сигналов с выхода Data ready. Частоту входного сигнала рекомендуется установить равной 1...5 Гц. С помощью анализатора логических сигналов получить временные диаграммы работы счетчика и убедиться в правильности его работы. Для удобства наблюдения показаний счетчика к его выходам подключить два семисегментных индикатора.

3.Составить таблицу состояний счетчика и выделить в этой таблице номер импульса, соответствующий установке триггеров счетчика в исходное состояние.

4.Увеличивая частоту входного сигнала, исследовать быстродействие счетчика. Найти наибольшую частоту, при которой счетчик функционирует правильно.

Контрольные вопросы

1.Чем различаются синхронные и асинхронные

счетчики?

2.Что понимают по счетчиком по модулю n?

3.Чем отличаются считчики с предварительной установкой от программируемых счетчиков?

4.Как осуществить сброс счетчика в нулевое состояние?

27

5. Обратите внимание, что в некоторых случаях счетчик начинает правильно работать только после первого цикла, когда хотя бы один раз отработают все триггеры схемы. Почему это происходит? Как устранить этот недостаток?

Дополнительная литерат ура

1.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

2.Прянишников, В.А. Электроника. Полный курс лекций [Текст] / В. А. Прянишников. – 7-е изд. – СПб: КОРОНА– Век, 2014. – 416 с.

28

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [Текст] / Л. А. Бессонов.

–М.: Юрайт, 2012. – 318 с.

2.Бойт, К. Цифровая электроника [Текст] / К. Бойт. – М.: Техносфера, 2007. – 472 с.

3.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

4.Прянишников, В.А. Электроника. Полный курс лекций [Текст] / В. А. Прянишников. – 7-е изд. – СПб: КОРОНА– Век, 2014. – 416 с.

29