Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Синтез электронных цифровых устройств на основе логических модулей. Учебное пособие
.pdf
1
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
СИНТЕЗ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
НА ОСНОВЕ ЛОГИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ДГТУ
2019
2
УДК 621.38(076.5)
С38
Рецензент
кандидат технических наук, доцент В.Е. Сивоконь
Авторы:
А.А. Лаврентьев, Л.Н. Ананченко, И.Е. Рогов, В.В. Сидоркин
Синтез электронных цифровых устройств на основе
С38 логических модулей : учеб. пособие / А.А. Лаврентьев [и др.] ;
Донской гос. техн. ун-т. – Ростов-на-Дону : ДГТУ, 2019. – 53 с.
ISBN 978-5-7890-1761-6
Изложены рекомендации по использованию логических модулей
для синтеза структурно-логических схем реальных цифровых элементов и устройств. Приведены сведения по темам отдельных лабораторно-практических работ, позволяющих изучить принцип действия
устройств элементной базы цифровой электроники по таблицам истинности и функциям алгебры логики, а также на реальных действующих электрических схемах, собранных на отдельных модулях.
Предназначено для обучающихся направлений 11.03.04 Электроника и наноэлектроника, 12.03.01 Приборостроение, 12.03.04 Биотехнические системы и технологии, 13.03.02 Электроэнергетика
и электротехника. Может быть полезным преподавателям, желающим
повысить свою квалификацию и приобрести новые компетенции,
связанные с освоением цифровой электроники.
УДК 621.38(076.5)
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Донского государственного технического университета
Научный редактор
кандидат технических наук, доцент И.М. Бондарь
ISBN 978-5-7890-1761-6
© Донской государственный
технический университет, 2019
3
Содержание
Введение………………………………………………………………...
4
Лабораторно-практическая работа № 1
Исследование комбинационных схем шифраторов
и дешифраторов………………………………………………………...
5
Лабораторно-практическая работа № 2
Изучение комбинационных схем мультиплексоров…………………
11
Лабораторно-практическая работа № 3
Изучение комбинационных схем демультиплексоров………………
17
Лабораторно-практическая работа № 4
Экспериментальное определение параметров
аналого-цифрового преобразователя………………………………….
23
Лабораторно-практическая работа № 5
Экспериментальное определение параметров
цифроаналогового преобразователя…………………………….…….
39
Рекомендуемая литература………………………………………….…
52
4
Введение
В настоящее время цифровая техника применяется все шире. Практически не осталось ни одного направления в разработке электронных
устройств, где бы не применялись цифровые схемы. Более того, цифровая электроника внедряется во все области деятельности человека, даже
такие, которые совсем недавно считались совершенно не электронными. Например, не так давно известная и незыблемая механика объединилась с электроникой и превратилась в мехатронику.
Любому специалисту в области современной техники, независимо
от его специализации, необходимо знать основы цифровой электроники.
Мир, который нас окружает – аналоговый. Для сопряжения цифровых
устройств с реальными сигналами используются аналого-цифровые
и цифроаналоговые преобразователи. Понимание принципов их работы
поможет правильно и с высокой точностью сопрягать цифровые
устройства с объектами измерения и управления.
5
Лабораторно-практическая работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ
ШИФРАТОРОВ И ДЕШИФРАТОРОВ
Целью работы является изучение принципов действия комбинационных схем шифратора и дешифратора.
Содержание работы
1. Синтез структурно-логических схем шифраторов и дешифрато-
ров из модулей интегральных схем малой степени интеграции.
2. Экспериментальное исследование принципа работы шифраторов
и дешифраторов и получение их таблиц истинности.
Особенности правил и мер техники безопасности
1. Приступая к сборке электрической цепи, убедитесь, что к стен-
ду не подано напряжение, проверив положение выключателя.
2. При сборке схемы надежно вставляйте штекеры проводников
в контактные гнезда. Следите за тем, чтобы провода не перекручивались, а модули с интегральными схемами и приборами размещались
в порядке, удобном для использования.
3. Не разрешается подавать напряжение в собранную электрическую схему до проверки ее преподавателем.
4. В остальном правила техники безопасности при выполнении
данной работы не отличаются от общих правил при работе в электротехнических лабораториях.
Подготовка к выполнению работы
При подготовке к выполнению работы студент должен:
– изучить тему «Шифраторы и дешифраторы» и при самоконтроле
усвоения этого материала ответить на контрольные вопросы [1, с. 544–
550; 2, с. 338–345];
– изучить теоретический материал и усвоить последовательность
выполнения работы;
– подготовить бланк отчета, в котором представить цель работы,
принципиальные электрические схемы включения шифраторов и дешифраторов, таблицы для записи результатов экспериментов, выводы
по результатам выполнения работы.
6
Описание лабораторной установки
1. Экспериментальное исследование шифраторов и дешифраторов
выполняется на стенде SBL-3 «Цепи цифровой электроники».
2. Источником питания является источник фиксированного посто-
янного напряжения +5В с защитой от превышения тока и от короткого
замыкания.
2.1. Используемые модули для схемы шифратора:
четырехразрядный порт ввода SD101 – 1 экз.;
модуль из двух ЛЭ «4И» SD103 – 1 экз.;
модуль из четырех ЛЭ «НЕ» SD123 – 1 экз.;
модуль из четырех ЛЭ «2И» SD117 – 1 экз.;
модуль из четырех ЛЭ «2ИЛИ» SD109 – 1 экз.;
четырехразрядный порт вывода SD102 – 1 экз.;
2.2. Используемые модули для схемы дешифратора:
четырехразрядный порт ввода SD101 – 1 экз.;
модуль из четырех ЛЭ «НЕ» SD123 – 1 экз.;
модуль из четырех ЛЭ «2И» SD117 – 1 экз.;
четырехразрядный порт вывода SD102 – 1 экз.
Последовательность выполнения работы
1. Экспериментальное исследование принципа действия шифратора
Шифратор – это комбинационная цифровая схема, которая преобразует единичный сигнал на одном из своих входов в параллельный
двоичный код выходного сигнала, причем выходной двоичный код соответствует номеру возбужденного входа.
В основу исследуемой электрической схемы шифратора CD 4×2,
собранного на модулях, перечень которых приведен в описании лабораторной установки, положена структурно-логическая схема, которая
может быть получена на практическом занятии по схемотехническому
моделированию комбинационных интегральных схем (рис. 1.1).
1.1. Соберите схему шифратора, установив модули на монтажную
плату стенда и подключив их к источнику питания в соответствии со
схемой, приведенной на рис. 1.2.
0
7
Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема шифратора
Рис. 1.2. Монтажная схема размещения модулей
и подключения к ним питания при исследовании шифратора
8
На монтажной схеме использованы следующие обозначения:
– устанавливаемые модули показаны залитыми прямоугольниками;
– штекеры, подключающие напряжение питания к каждому модулю, обозначены крупными точками (они вставляются в соответствующие гнезда монтажной платы);
– провода, подключающие модули к клеммам источника питания,
показаны линиями различной толщины.
1.2. Включите тумблер, подав напряжение питания на стенд.
1.3. Замыкая и размыкая тумблеры S1 = х0; S2 = х1; S3 = х2 и S4 = х3
модуля порта ввода SD101, подавайте все возможные комбинации
входных сигналов (логических единиц и нулей) на вход шифратора.
Наблюдая за состоянием световых индикаторов HL0 и HL1 порта вывода SD102, внесите получаемые значения выходных сигналов y0 и y1
в таблицу истинности (табл. 1.1).
Примечание: светящийся индикатор означает наличие сигнала
«лог. 1».
1.4. Сравните полученные результаты экспериментального исследования работы шифратора с таблицей истинности, которая может быть
составлена на практическом занятии по компьютерному моделированию шифратора (табл. 1.1).
Таблица 1.1
Таблица истинности шифратора
x3
x2
x1
x0
y1
y0
1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
2. Экспериментальное исследование принципа действия дешифратора
Дешифратором называют комбинационную цифровую схему, ко-
торая преобразует n-разрядный входной сигнал в двоичном коде в единичный выходной сигнал на одном из выходов, причем номер активированного выхода равен двоичному числу на входе дешифратора.
В основу исследуемой электрической схемы дешифратора DС 2×4,
собранного на модулях, перечень которых приведен в п. 4, положена
структурно-логическая схема, которую можно получить на практическом занятии по моделированию интегральных схем (рис. 1.3).
9
Рис. 1.3. Принципиальная электрическая схема дешифратора
2.1. Соберите схему дешифратора, установив модули на монтажной
плате стенда SBL-3 и подключив их к источнику питания в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Монтажная схема размещения модулей и подключения питания
к ним при исследовании дешифратора
2.2. Подайте напряжение питания на стенд, включив тумблер на
его панели.
2.3. Замыкая и размыкая тумблеры S1 = х0 и S2 = х1 модуля порта
ввода SD101, подавайте все возможные комбинации входных сигналов
10
(лог. 0 и лог. 1) на вход дешифратора. Наблюдая за состоянием индикаторов HL0, HL1, HL2, HL3 порта вывода SD102, внесите получаемые
значения выходных сигналов Y0, Y1, Y2, Y3 в таблицу истинности
(табл. 1.2).
2.4. Сравните таблицы истинности, полученные при эксперимен-
тальном исследовании дешифратора и при его компьютерной моделировании. Поясните принцип его работы.
Таблица 1.2
Таблица истинности дешифратора
Контрольные вопросы
1. Дайте определения шифратора и дешифратора.
2. Какое назначение шифратора, дешифратора?
3. Приведите условное графическое обозначение шифратора и де-
шифратора.
4. Какие выводы имеет интегральная схема шифратора и дешифра-
тора?
5. Какие сигналы действуют на выводах?
6. Поясните принцип работы шифратора и дешифратора.
7. Изобразите таблицы истинности шифратора и дешифратора.
x1
x0
y3
y2
y1
y0
0 0
1 0 0 1
1 1
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]