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

Учебное пособие 1492

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.24 Mб
Скачать

Продолжение таблицы 6.6

 

2

C

DSTM3

6

1

1

0

1

 

 

R

DSTM4

3

4

4

0

1

 

 

S

DSTM5

2

3

3

0

1

 

 

J

DSTM1

0

0.5

0.5

0

1

 

 

K

DSTM2

0.25

0.75

0.75

0

1

 

3

C

DSTM3

1.5

0.25

0.25

0

1

 

R

DSTM4

0.75

1

1

0

1

 

 

S

DSTM5

0.5

0.75

0.75

0

1

 

 

J

DSTM1

1

1

1

0

1

 

 

K

DSTM2

1.5

1.5

1.5

0

1

 

1

C

DSTM3

0.3

0.3

0.3

0

1

 

R

DSTM4

0

2

2

0

1

 

 

S

DSTM5

1

2

2

0

1

 

 

J

DSTM1

2

2

2

0

1

7472

 

K

DSTM2

3

3

3

0

1

2

C

DSTM3

0.6

0.6

0.6

0

1

 

 

R

DSTM4

0

4

4

0

1

 

 

S

DSTM5

2

2

4

0

1

 

 

J

DSTM1

0.5

0.5

0.5

0

1

 

 

K

DSTM2

0.75

0.75

0.750

0

1

 

3

C

DSTM3

0.15

0.15

0.15

0

1

 

R

DSTM4

0

1

1

0

1

 

 

S

DSTM5

0.5

1

1

0

1

 

 

J

DSTM1

0

0.5

0.5

0

1

 

 

K

DSTM2

0.25

0.75

0.75

0

1

 

1

C

DSTM3

1

0.15

0.15

0

1

 

R

DSTM4

0.25

0.5

0.5

0

1

 

 

S

DSTM5

0.4

1

1

0

1

7472*

 

J

DSTM1

0

2

2

0

1

 

C

DSTM3

0.4

0.6

0.6

0

1

 

 

K

DSTM2

1

3

3

0

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

R

DSTM4

1

2

2

0

1

 

 

S

DSTM5

1.6

4

4

0

1

 

 

J

DSTM1

0

1

1

0

1

 

3

K

DSTM2

0.5

1.5

1.5

0

1

 

C

DSTM3

02

0.3

0.3

0

1

 

 

R

DSTM4

0.5

1

1

0

1

74017

74109

74109*

Продолжение таблицы 6.6

 

S

DSTM5

0.8

2

2

0

1

 

J

DSTM1

0

0.5

0.5

0

1

1

K

DSTM2

0.25

0.75

0.75

0

1

C

DSTM3

0

0.15

0.15

0

1

 

R

DSTM4

0.5

1.5

1.5

0

1

 

J

DSTM1

0

2

2

0

1

2

K

DSTM2

1

1

1

0

1

C

DSTM3

0

0.6

0.6

0

1

 

R

DSTM4

2

6

6

0

1

 

J

DSTM1

0

1

1

0

1

3

K

DSTM2

0.5

1.5

1.5

0

1

C

DSTM3

0

0.3

0.3

0

1

 

R

DSTM4

1

3

3

0

1

 

J

DSTM1

1

1

1

0

1

 

K

DSTM2

0.5

1

1

0

1

1

C

DSTM3

0

0.2

0.2

0

1

R

DSTM4

1.5

2

2

0

1

 

S

DSTM5

1

2

2

0

1

 

J

DSTM1

2

2

2

0

1

 

K

DSTM2

1

2

2

0

1

2

C

DSTM3

0

0.4

0.4

0

1

R

DSTM4

3

4

4

0

1

 

S

DSTM5

2

4

4

0

1

 

J

DSTM1

0.5

0.5

0.5

0

1

 

K

DSTM2

0.25

0.5

0.5

0

1

3

C

DSTM3

0

0.1

0.1

0

1

R

DSTM4

0.75

1

1

0

1

 

S

DSTM5

0.5

1

1

0

1

 

J

DSTM1

1

1

1

0

1

 

K

DSTM2

1.5

2

2

0

1

1

C

DSTM3

0

0.2

0.2

0

1

R

DSTM4

0

1.5

1.5

0

1

 

S

DSTM5

1

2

2

0

1

 

J

DSTM1

2

2

2

0

1

2

K

DSTM2

3

4

4

0

1

C

DSTM3

0

0.4

0.4

0

1

 

R

DSTM4

0

3

3

0

1

100

101

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 6.6

 

6.3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

 

S

DSTM5

2

4

4

0

1

 

 

 

J

DSTM1

0.5

0.5

0.5

0

1

1.

Схемы измерения JK-триггеров.

 

 

K

DSTM2

0.75

1

1

0

1

2. Значения параметров цифровых сигналов.

 

3

C

DSTM3

0

0.1

0.1

0

1

3.

Значения параметров анализа переходных характери-

 

R

DSTM4

0

0.75

0.75

0

1

 

стик (Transient).

 

 

S

DSTM5

0.5

1

1

0

1

4. Временные диаграммы работы JK-триггеров.

 

 

J

DSTM1

0

1.5

1.5

0

1

5.

Таблицы истинности.

 

 

K

DSTM2

1

1

1

0

1

6.

Обсуждение результатов, выводы по работе.

 

1

C

DSTM3

0.2

0.3

0.3

0

1

 

 

 

R

DSTM4

0.5

1.5

1.5

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

1

2

2

0

1

 

 

 

 

J

DSTM1

0

3

3

0

1

 

 

74110

 

K

DSTM2

2

2

2

0

1

 

 

2

C

DSTM3

0.4

0.6

0.6

0

1

 

 

 

 

 

 

R

DSTM4

1

3

3

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

2

4

4

0

1

 

 

 

 

J

DSTM1

0

0.75

0.75

0

1

 

 

 

3

K

DSTM2

0.5

0.5

0.5

0

1

 

 

 

C

DSTM3

0.1

0.15

0.15

0

1

 

 

 

 

R

DSTM4

0.25

0.75

 

0.75

 

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

0.5

1

 

1

 

0

1

 

 

 

 

J

DSTM1

0

1

 

1

 

0

1

 

 

 

 

K

DSTM2

0.5

2

 

2

 

0

1

 

 

 

1

C

DSTM3

0

0.5

 

0.5

 

0

1

 

 

 

R

DSTM4

1

1.5

 

1.5

 

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

0.5

2

 

2

 

0

1

 

 

 

 

J

DSTM1

0

2

 

2

 

0

1

 

 

74111

 

K

DSTM2

1

4

 

4

 

0

1

 

 

2

C

DSTM3

0

1

 

1

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

R

DSTM4

2

3

 

3

 

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

1

4

 

4

 

0

1

 

 

 

 

J

DSTM1

0

0.5

 

0.5

 

0

1

 

 

 

 

K

DSTM2

0.25

1

 

1

 

0

1

 

 

 

3

C

DSTM3

0

0.25

 

0.25

 

0

1

 

 

 

R

DSTM4

0.5

0.75

 

0.75

 

0

1

 

 

 

 

S

DSTM5

0.25

1

 

1

 

0

1

 

 

102

103

7. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ РЕГИСТРОВ ХРАНЕНИЯ И СДВИГАЮЩИХ РЕГИСТРОВ

Цель исследования. Приобрести навыки схемотехнического моделирования регистров хранения и сдвигающих регистров с помощью ПЭВМ с использованием программной сис-

темы Design Center.

Содержание исследования. В исследовании выполняет-

ся схемотехническое моделирование двухразрядного регистра хранения информации, построенного на основе D-триггеров (микросхема 7477). Кроме того, согласно варианту индивидуального задания, выполняется схемотехническое моделирование регистра из заданного набора (микросхемы 7475, 74175, 74LS174, 7495A, 74LS164, регистры сдвига на JK-триггерах,

на D-триггерах).

Подготовительный этап. Регистром называется последовательностное электронно-логическое устройство, предназначенное для записи, хранения и (или) сдвига информации, представленной в виде многоразрядного двоичного кода.

Проработать разделы "Функциональные узлы последовательных логических устройств. Регистры." [1, с.580-588; 11, с. 225-234]; "Регистры сдвига [6, с.191-209]

7.1ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ АНАЛИЗА

1.Загрузить графический редактор Schematics. Для этого необходимо в «Рабочем столе» дважды нажать левой клавишей «мыши» на пиктограмму Schematics. После загрузки графического редактора под управлением WINDOWS выводится его основной экран (рис.7.1)

2.Создать новое рабочее окно. Для этого необходимо нажать кнопку 8 (рис.7.1)

3.Извлечь из библиотеки необходимые элементы. Для этого нужно нажать кнопку 3. После этого появится окно, изображённое на рисунке 7.2. В строке Part Name набрать условное обозначение элемента. Затем нажать кнопку Place & Close. Если необходимо извлекать несколько элементов, то сначала

вводят условное обозначение элемента, затем нажимают кнопку Place.

Потом вводят условное обозначение следующего элемента и нажимают кнопку Place, и т. д. пока не будут извлечены все необходимые элементы. В конце нажимают кнопку

Close.

4.Нанести изображения элементов на экран. Для это-

го из выбранных элементов нужно взять конкретный элемент, установить его в нужном месте и нажать на левую клавишу «мыши».

5.Подать входные импульсы на микросхему. В дан-

ной лабораторной работе используются цифровой сигнал DigClock, а также цифровые порты высокого (HI) и низкого (LO) уровней.

Рис. 7.1. Экран редактора Schematics

104

105

Рис. 7.2. Окно каталога библиотек

6.Ввести параметры генераторов цифровых сигна-

лов. В цифровом сигнале DigClock вводятся следующие значения: DELAY - задержка; ONTIME - длительность логической 1, если величина STARTVAL = 0 или длительность логического 0, если STARTVAL = 1; OFFTIMEдлительность логического 0, если величина STARTVAL = 0, или длительность логической 1, если величина STARTVAL = 1; STARTVAL - начальная величина; OPPVALконечная величина. Цифровые порты высокого HI и низкого LO уровней ввода параметров не требуют. Они имитируют цифровой сигнал логической 1 или логического 0 соответственно.

7.Соединить выходы генераторов с входами микро-

схемы. Для чего нажимают кнопку 9, показанную на рис.1 и

проводят линию соединения, отмечая нажатием левой клавиши «мыши» начало и конец проводника, а также точки излома.

8.Пометить точки, напряжения в которых следует отразить в виде графиков. Для этого нужно нажать клавиши Ctrl + M и установить метки на нужные узлы, причём в том порядке, в котором они должны быть отражены.

9.Задать директивы моделирования и их параметров.

Для этого нужно:

а) Нажать кнопку 2 показанную на рис.7.1. После этого на экран выведется меню показанное на рис.7.3.

б) Произвести расчёт переходных процессов. Для этого напротив кнопки Transient нужно поставить галочку.

в) Установить параметры анализа. Для этого необходимо нажать кнопку Transient, после чего появится окно, показанное на рис.7.4.

Встроке Print Step устанавливается шаг вывода данных, равная 0.1uS, а в строке Final Time устанавливается полное время анализа, равное самому большому периоду входных генераторов. Затем нужно нажать кнопки OK и CLOSE.

Рисунок 7.3. Окно параметров моделирования

106

107

Рис. 7.4. Окно установки параметров анализа

10.Сохранить файл. Нужно в меню FILE нажать кнопку SAVE AS и вписать имя файла, под каким Вы будите его сохранять.

11.Запустить программу PSPICE. Для этого нужно нажать кнопку 1. При отсутствии ошибок будет создан лист соединений (Netlist) и запущен графический постпроцессор

Probe.

12.Построить таблицу истинности. Для этого нажать

кнопку и, перемещая появившийся курсор слева направо, выписывать значения на входе и соответствующие им наборы значений на выходе. Состояние каждого узла описывается цифрой у вертикальной оси.

7.2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИСТРОВ ХРАНЕНИЯ И СДВИГАЮЩИХ РЕГИСТРОВ

7.2.1. Схемотехническое моделирование регистра 7477

Микросхема 7477 (отечественный аналог К155ТМ5)] представляет собой два двухразрядных регистра хранения информации, содержащая в себе четыре D - триггера с попарно объединёнными тактовыми входами. Схема измерения регистра приведена на рисунке 7.5, таблица истинности - в таблице 7.1, временные диаграммы входных и выходных сигналов - на рисунке 7.6.

При выполнении задания значения параметров генераторов цифровых сигналов задать из таблицы 2 раздела 4, при этом номер варианта выбрать такой же, как номер ПЭВМ.

Рис. 7.5. Схема измерения регистра 7477

Первый этап схемотехнического моделирования заключается в разработке задания на моделирование. Для этого необходимо с учётом схемы измерения регистра выполнить пункты 2-5, 7-8 раздела 2. Затем выполнить пункты 6, 9, раздела 2.

108

109

Рис. 7.6. Временные диаграммы сигналов регистра 7477

Разработанное задание на моделирование сохранить в виде файла, выполнив пункт 10 раздела 7.1.

Далее необходимо снять временные диаграммы работы регистра 7477. Для этого запустить программу Pspice, выполнив пункт 11 раздела 7.1.

Временные диаграммы работы регистра представлены на рисунке 7.6.

На основании полученных временных диаграмм построить таблицу истинности (таблицу переключений) регистра 7477. Для этого выполнить пункт 12 раздела 7.1. Полученная таким образом таблица истинности приведена ниже.

7.2.2. Схемотехническое моделирование регистра (индивидуальные задания)

Раздел содержит семь индивидуальных заданий. Номер индивидуального задания выбирается по последней цифре индекса группы. Для группы 1 – задания 1, 2. Для группы 2 – задания 3, 4. Для группы 3 – задания 5, 6. При этом первым подгруппам учебных групп выполнять задания с нечётным номером, вторым подгруппам – с чётным номером. Индивидуальное задание 7 используется как резервное.

 

 

 

 

 

Таблица 7.1

 

 

Таблица истинности регистра 7477

D

2D

 

1Q

2Q

Номер тактового

 

 

 

 

 

импульса

 

0

 

x

x

0

 

0

 

x

x

0

 

1

 

1

1

1

 

0

 

1

0

2

 

1

 

1

1

3

 

0

 

1

0

4

 

1

 

1

1

5

 

0

 

1

0

6

 

1

 

1

1

7

 

0

 

1

0

8

 

1

 

1

1

9

 

0

 

1

0

10

 

1

 

1

1

11

 

0

 

1

0

12

 

1

 

1

1

13

 

0

 

1

0

14

 

1

 

1

1

15

В пределах индивидуального задания, значения параметров генераторов цифровых сигналов задать из таблицы 3 раздела 4.

Каждое индивидуальное задание содержит пять вариантов параметров исходных цифровых сигналов. Для исполнения задания взять номер варианта такой же, как номер ПЭВМ.

Для выполнения задания по схемотехническому моделированию указанного типа регистра необходимо:

1. Составить задание на моделирование, используя схему измерения регистра, приводимую в индивидуальном задании.

110

111

2.Ввести параметры исходных цифровых сигналов и параметры анализа переходных процессов.

3.Снять временные диаграммы работы заданного реги-

стра.

4.Составить таблицу истинности (таблицу переключений) заданного регистра. Форма таблицы истинности указана

виндивидуальном задании.

Индивидуальное задание 1. Провести схемотехническое моделирование регистра 7475

Микросхема 7475 (отечественный аналог К155ТМ7, К555ТМ7) представляет собой два двухразрядных регистра хранения информации, содержащая в себе четыре D - триггера с попарно объединёнными тактовыми входами и прямыми и инверсными выходами. Схема измерения на рис. 7.7. Форма таблицы истинности в табл. 7.2.

Рис. 7.7. Схема измерения регистра 7475

Таблица 7.2 Форма таблицы истинности регистра 7475

1D

2D

 

НЕ-

 

НЕ-

Номер тактового им-

 

 

Q

1Q

Q

2Q

пульса

Индивидуальное задание 2. Провести схемотехническое моделирование регистра 74175

Микросхема 74175 (отечественный аналог К155ТМ8, К555ТМ8) представляет собой регистр хранения информации, содержащий в себе счетверённый D - триггер с прямыми и инверсными выходами. Схема измерения регистра приведена на рисунке 7.8.

Рис. 7.8. Схема измерения регистра 74175

Таблица 7.3 Форма таблицы истинности регистра 74175

1D

2D

3D

4D

1Q

2Q

3Q

4Q

Номер тактового импульса

Очистка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112

113

Индивидуальное здание 3. Провести схемотехническое моделирование регистра 74LS174

Микросхема 74LS174 (отечественный аналог К555ТМ9) представляет собой регистр хранения информации, содержащий в себе шесть D - триггеров со сбросом. Схема измерения регистра приведена на рисунке 7.9.

Рис. 7.9. Схема измерения регистра 74LS174

Таблица 7.4 Форма таблицы истинности регистра 74LS174

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер

Очист-

D

D

D

D

D

D

Q

Q

Q

Q

Q

Q

такто-

ка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

им-

 

114

 

 

 

 

 

пульса

Индивидуальное задание 4. Провести схемотехническое моделирование регистра 7495А

Микросхема 7495А (отечественный аналог К155ИР1) представляет собой четырёхразрядный сдвигающий регистр. Схема измерения регистра приведена на рисунке 7.10.

Рис. 7.10. Схема измерения регистра 7495А

Таблица 7.5 Форма таблицы истинности регистра 7495A

A

B

C

D

QA

QB

QC

QD

Номер

M

 

 

 

 

 

 

 

 

тактового

OD

 

 

 

 

 

 

 

 

импульса

E

Индивидуальное задание 5. Провести схемотехническое моделирование регистра 74LS164

115

Микросхема 74LS164 (отечественный аналог К555ИР8) представляет собой восьмиразрядный последовательный сдвигающий регистр.

Схема измерения регистра приведена на рисунке 7.11.

Рис. 7.11. Схема измерения регистра 74LS164

Таблица 7.6 Форма таблицы истинности регистра 74LS164

A

B

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

Q

 

-

 

 

Номер тактово

 

 

 

A

B

C

D

E

F

G

H

 

го импульса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очистка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальное задание 6. Провести схемотехническое моделирование параллельного регистра сдвига, построенного на JK – триггерах

Схема измерения параллельного регистра сдвига построенного на JK-триггерах, приведена на рисунке 7.12.

Рис. 7.12. Схема измерения параллельного регистра сдвига, построенного на J K-триггерах

Таблица 7.7 Форма таблицы истинности параллельного регистра

сдвига построенного на J K-триггерах

116

117

A

B

C

D

A1

B1

C1

D1

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очистка

Номер таково

го импульса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальное задание 7. Провести схемотехническое моделирование последовательного регистра сдвига, построенного на D – триггерах

Схема измерения последовательного регистра сдвига построенного на D – триггерах, приведена на рисунке 7.13.

Рис. 7.13. Схема измерения последовательного регистра сдвига построенного на D – триггерах

Таблица 7.8 Форма таблицы истинности последовательного регистра

сдвига построенного на D – триггерах

 

 

 

 

A

 

B

 

C

 

D

 

 

 

 

Номер тактового импульса

 

 

Данные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очистка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.9

 

 

Вводимые параметры генераторов цифровых сигналов

для задания по пункту 7.2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вход

источник

П А Р А М Е Т Р Ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DELAY

ONTIME

OFFTIM E

START-

 

OPPVAL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VAL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

DSTM1

2uS

1uS

1

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1D

DSTM2

1uS

25uS

1uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2D

DSTM3

2uS

2uS

2uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

DSTM1

1uS

1uS

1uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1D

DSTM2

1uS

25uS

1uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2D

DSTM3

1uS

1uS

1uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

DSTM1

1uS

2uS

2uS

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

118

119