Учебное пособие 1836

Рис. 12. Создание или изменение имени цепи

В окне «Имя цепи» можно ввести новое имя или выбрать одно из существующих.

Для удаления цепи можно убрать ее имя из списка либо щелкнуть правой клавиши мыши на имени цепи в схеме.

Цепи, связывающие два и более выводов, обозначаются на схеме соединений синим цветом, незаконченные (подключенные только к одному выводу) – красным.

Будьте внимательны! Схема становится доступной для редактирования только после подачи команды «Отсоединиться» для отключения лабораторного стенда от компьютера.

Пользователь может в любое время вызвать справку по работе с программой из главного меню.

Порядок ввода схемы соединений исследуемого узла

1.Проверьте соответствие подготовленной принципиальной схемы правилам, описанным выше.

2.Выберите из списка в окне редактирования нужные микросхемы.

3.Проверьте соответствие изображений входов и выходов микросхем их УГО на вашей принципиальной схеме, а также распиновку (УГО элемента можно вызвать из библиотеки, щелкнув на его изображении в поле редактора связей – см. рис. 5).

4.Подключите входы микросхем к нужным источникам сигналов – генераторам и источникам констант (см. рис. 10, поз. 1..3), создавая связи между точками подключения. Рекомендуется, задав имя входной цепи, сразу подключить к ней все выводы микросхем согласно принципиальной схеме, а только потом переходить к следующей цепи.

5.Аналогично выполните все внутренние связи и вывод выходных сигналов схемы на индикацию согласно плану эксперимента (см. рис. 10, поз. 7) – обычно это входы и выходы узла. Связи питания выполняются автоматически. При попытке создать связь между вЫходами двух или более микросхем выдается сообщение об ошибке, поскольку в исследуемых уз-

21

лах каждый сигнал передается с ОДНОГО выхода на один или несколько входов.

6.Проверьте правильность заданных связей – в окне редактора не должно быть связей, помеченных красным, поскольку это означает отсутствие в данном соединении либо источника сигнала, либо приемников.

7.Сохраните набранную схему в виде файла с номером ра-

боты и номером опыта (ЛР1_1, ЛР1_2 и т.д.), создав папку с вашим именем в каталоге D:\<номер студенческой группы>.

Порядок исследования узла

1. Поместите в колодки выключенного стенда необходимые микросхемы (см. «Порядок установки микросхем») в соответствии с принципиальной схемой, включите питание, щелкните на панели программы ПК кнопку «Соединиться с устройством» или аналогичную (в верхней или нижней части экрана).

2. Подавая на схему входные сигналы от генераторов и/или источника констант согласно плану эксперимента, наблюдайте значения выходных сигналов в поле 7 редактора и на диаграммах. При необходимости используйте кнопку очи-

стки диаграммы и линейку прокрутки вперед-назад под диаграммой.

3.Результаты сверяйте с заданием – таблицами истинности, диаграммами и т.п.

4.В случае результатов, не соответствующих ожиданиям, сохраните схему и переходите к поиску неисправностей:

проверьте правильность установки значений входных сигналов;

еще раз проверьте правильность и полноту введенных

в колодках;

проверьте тестером уровни питания и земли на колодках с микросхемами;

22

определите логически вид сигналов на входах последнего (выходного) элемента, выведите сигналы на этих входах в поле индикации и проверьте соответствие;

обнаружив несоответствие, продвигайтесь от выхода ко входу, анализируя каждый переход сигнала между элементами до выяснения причины несоответствия;

при несоответствии функционирования какого-либо элемента его таблице истинности проверьте состояние входов и выходов микросхемы в режиме «Компонент», щелкнув по проверяемому выводу; при наличии несоответствия вместе в преподавателем отредактируйте (после редактирования окно редактора схем очистится!);

измерьте уровни логического нуля на входах и выходах и сделайте вывод об исправности элемента либо стенда, замените элемент (выключив питание) или стенд;

при отсутствии выявленных причин обратитесь к преподавателю.

23

25

В поле индикации выведите сигналы G1, Q0, Q1, Q2, Q3. Проверьте результат ввода, как указано выше, в частности проверьте отображение всех выходных сигналов в поле индикации, если какого-то имени нет, удалите связь и создайте ее снова. Сохраните схему под именем ЛР1_1, как указано выше.

2.2.7. Установите микросхемы ТМ2 в колодки согласно правилу, приведенному выше, включите питание стенда и щелкните «Соединиться с устройством». Генератор G1 переведите в режим «Ручной». Наблюдайте значения в поле индикации и на диаграмме – состояние всех выходов Q должно быть нулевым даже при подаче одиночных импульсов на вход узла (щелчками по символу кнопки на панели инструментов).

2.2.8. Поменяйте значения в узлах R# и S# на противоположные. Состояние всех выходов Q должно стать и оставаться единичным. Если что-то не так, то проверьте правильность соединений согласно рекомендациям по поиску неисправностей.

2.2.9. Устранив ошибки, установите узлы R# и S# в лог. ˶1", подайте на вход схемы серию одиночных импульсов

(не менее 16), наблюдайте результат. Сдвиньте диаграмму влево так, чтобы в ее начале значения сигналов Q3, Q2, Q1, Q0 были единичными, создайте в протоколе таблицу Q3|Q2|Q1|Q0 , запишите в столбик последовательность кодов через 1 клетку до полного повторения (1111).

2.2.10. Надпишите сверху на таблицей строку весов разрядов 23|22|21|20, справа от Q3|Q2|Q1|Q0 добавьте колонку Q10,

вычислите и внесите в нее десятичные эквиваленты полученных кодовых комбинаций. В правильно собранной схеме должен происходить счет входных импульсов в обратном коде. При этом Q0 показывает нулевой разряд числа, Q1 – первый и т.д. Если работа схемы не соответствует этому описанию, найдите ошибку в таблице или коммутации, если соответствует – перенесите таблицу в отчет.

2.2.11. Если схема работает нормально, переведите G1 в режим «2 Гц», наблюдайте результат.

26

2.2.12. Удалите из схемы ТМ2 на позиции +2. Замените сигналы в поле индикации на набор G1, Q0, Q0#, Q1, Q1#. Запустите схему и выберите из пяти строк три сигнала, соответствующие счету в прямом коде. Запишите названия этих сигналов и последовательность кодов в отчет. Сохраните схему под именем ЛР1_2, как указано выше.

3.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Перечислите, что нужно сделать при подготовке к каждой лабораторной работе.

2.Перечислите, какие разделы должен включать план эксперимента – исследования узла или микросхемы.

3.Перечислите процедуры, выполняемые в ходе функционального анализа исследуемого узла (микросхемы).

4.Перечислите процедуры, выполняемые в ходе составления и оформления принципиальной схемы эксперимента.

5.Опишите структуру лабораторного стенда, расположение и назначение органов управления, элементов индикации, разъемов стенда, правила установки микросхем в разъемы.

6.Опишите общий вид окна программы и назначение его элементов.

7.Опишите общий вид окна редактора принципиальной схемы и назначение его элементов.

8.Перечислите основные этапы ввода схемы соединений исследуемого узла.

9.Перечислите основные этапы исследования узла на базе микросхем и рекомендуемый порядок поиска неисправностей.

10.Приведите результаты проверки работы генераторов стенда и поля входов (констант).

11.Покажите преподавателю записанную вами схему и продемонстрируйте ее работу.

12.Покажите, какие сигналы дают отсчет числа импульсов

впрямом коде.

27

Лабораторная работа № 2

СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННОГО АВТОМАТА ПО ЗАДАННОЙ ВРЕМЕННОЙ ДИАГРАММЕ

1. Цель работы

1.1. Изучить алгоритм синтеза комбинационного цифрового автомата на основе временнóй диаграммы.

1.2. Отработать практические навыки сборки и наладки макетных образцов функциональных узлов вычислительной техники.

2. Теоретические сведения

Рассмотрим комбинационный цифровой автомат, функционально представленный на рис. 14. Здесь Х1…Х3 – входы, на которые подаются комбинации сигналов, Y1…Y4 – выходы, на которых возникают логические уровни в соответствии с логикой работы данного автомата. Эту логику можно задать таблицей истинности, набором формул Yi = f (X1…X3), текстовым описанием («если…, то…») и другими способами.

Нередко от комбинационного автомата требуется форми-

дится к последовательности действий:

составить таблицу истинности, рассмотрев значение каждой выходной переменной для всех сочетаний входных сигналов;

составить по таблице СДНФ или СКНФ для каждой выходной переменной;

выбрать элементную базу и в соответствии с нею преобразовать выражения для каждой функции;

изобразить принципиальную схему автомата;

28



X1

X2

X3

Y1

Y2

Y3

Y4

Рис. 15

проверить логику его работы на соответствие временной диаграмме;

собрать устройство из выбранных микросхем и проверить его функционирование.

Вчастности, функция Y4 для диаграммы, приведенной на рис. 2.2, представляется так (табл. 2):

Таблица 2

29

Отсюда Y4 X1 X2 X3 X1 X2 X3 X1 X2 .

3. Порядок выполнения лабораторной работы

3.1.Предварительное задание

3.1.1.По конспекту лекций и литературным источникам, например [3-5], изучите материал о составлении СДНФ и СКНФ логической функции и ее преобразовании.

3.1.2.По материалам п. 2, конспекту лекций и литературным источникам изучите алгоритм синтеза комбинационного цифрового автомата на основе временной диаграммы.

3.1.3.По конспекту лекций, справочникам (например, яч[5-9]) и приложениям 1, 2 изучите функциональные возможности логических микросхем И, ИЛИ, НЕ. Распечатайте оба приложения для работы в лаборатории. В приложении 1 доработайте те выражения для столбца «Функция», которые заканчиваются на знак равенства, преобразуя их по де Моргану.

3.1.4.Подготовьте заготовку отчета, включив в нее название и цель работы, функциональное представление проектируемого автомата в сочетании с таким же пред-

Включите в заготовку принципиальную схему этого делителя частоты (на одном корпусе ТМ2). Выбранные в предыдущей работе выходные сигналы переименуйте в Х1, Х2, Х3, начиная с G1.

3.2.Рабочее задание

3.2.1.Получите у преподавателя временную диаграмму, выполните действия, предусмотренные алгоритмом синтеза комбинационного цифрового автомата. Занесите в отчет ва-

30