Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Схемотехника цифровой электроники. Лабораторный практикум
.pdf
рах четырёх переменных Х4, Х3, Х2, Х1, десятичные номеракоторых1,
3,4,5,12,14.Всвязистемчтоприреализациифункцииодногодешифраторанехватает,используются2объединённых,подобных.Послечего
объединяются необходимые выходы, соответствующие исходным даннымспомощьюэлементаИЛИ,получаянеобходимыйдешифратор.
Рис.6.3.Схемаустройстванадешифраторе
4. Исследование работы логического устройства производится в
динамическомрежимеспомощьюлогическогоанализатора.
Результатработыпредставленнарис.6.4.
Рис.6.4.Временныедиаграммысхемынадешифраторе
61
5. Исследовать микросхему 74148, представляющую собой приоритетныйшифратор(рис.6.4), которыйприсваиваетлюбомуактивномуизвосьмиимеющихсявходовтрехразрядныйдвоичныйкод,соответствующийномерувхода.
Рис.6.4.Приоритетныйшифратор
Если активизировано нескольковходоводновременно,приоритет
всегдабудетиметьстарший по номерувход.Работа схемыописываетсятабл.6.3.Безразличныесостояния,откоторыхнезависитзначениявыходаотмечены«*».
В микросхеме74148 восемь входов(0–7) и три выходадвоичногокода(А0–А2).Активнымуровнемдлямикросхемы74148является
низкийуровеньнапряжения.Если напряжениенизкогоуровня подаетсятольконаодинизвходовмикросхемы74148,тонавыходахформируетсядвоичныйкод,соответствующийданномувходу.Например,
еслинавход6(вывод3)подаетсянапряжениенизкогоуровня, то на
выходахустанавливаютсяследующиезначения:А0=1,А1=0,А2=0
(цифра6 в двоично-десятичномкодеимеет вид110,апри активном
низкомуровнесигналаонаравняется001).
Еслинадваиболеевходамикросхемы74148одновременноподаетсянапряжениенизкогоуровня, тонавыходахформируетсядвоичный
код,соответствующийвходуснаибольшимпорядковымномером(наивысшимприоритетом),асостояниедругихвходовнеучитывается.
62
Крометрехинформационныхвходов,вмикросхеме74148имеютсяещедвавходадлякаскадногосоединениямикросхемGSиE0.На
выходеGS формируетсянапряжение низкогоуровня, если такоенапряжениеподается накакой-либоиз входов.На выходеE0 устанавливаетсянапряжениенизкогоуровня,когданавсевходыподаетсянапряжениевысокогоуровня.
Разрешающие входыи выходымикросхемы74148 позволяют соединятьмодуливкаскадыдляпринятиябольшогочиславходныхсигналов.На выходеE0, каки на выходеGS, формируетсянапряжение
высокогоуровня,когдатакоенапряжениеподаетсяна разрешающий
входE1.ВнормальномрежимеработынавходE1должноподаваться напряжение низкого уровня. Из табл. 6.3 видно, что выходной
кодформируетсяпринизкомуровнесигнала наE1и низкомуровне
сигнала навходешифратора. При этомвыходнойкодA0A1A2 представленвинвертированномкоде.Дляболеенаглядногоотображения
работышифратораиспользовансемисегментный индикатор,каждый
разрядкоторогоподключенк выходамисследуемоймикросхемычерезинвертор.
Таблица 6.3
Работа приоритетного шифратора
Входы Выходы
Е1 0 1 2 3 4 5 6 7 А0 А1 А2
1 * * * * * * * * 1 1 1
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 * * * * * * * 0 0 0 0
0 * * * * * * 0 1 1 0 0
0 * * * * * 0 1 1 0 1 0
0 * * * * 0 1 1 1 1 1 0
0 * * * 0 1 1 1 1 0 0 1
0 * * 0 1 1 1 1 1 1 0 1
0 * 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1
0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
6. Исследовать работу преобразователя кодов, построенного на
микросхеме7447,встатическомрежиме.
Двоично-десятичный код задается переключателями [1], [2], [3],
[4]. Семисегментный цифровой индикаторфиксируетвводимый код
в виде десятичной цифры. Исследовать схему, изображенную на
рис.6.5,ирезультатыисследованиязанестивотчет.
63
Рис.6.5.Преобразовательдвоично-десятичногокода
7. Собрать схему для проверки на четность, показанную на
рис.6.6. Схемапостроена на микросхеме72280и имеет8входовA,
B, C, D, E, F, G, H(разряды0,1,2,3,4,5,6,7)длявводаконтролируемого
кода,двавыходаEVEN и ODDдляфиксации четного или нечетного
числаединицв кодеидвавходаразрешения. СостояниявходовразрешенияNCиIдолжныбытьпротивоположными.КогдаNC=1,I=0
причетнойсуммеEVEN=1,аODD=0
Рис.6.6.Схемапроверкиначетность(нечетность)
Кодыдляконтроляначетностьзадаютсяотгенератораслов,который работает в режимеоднократногозадания входныхкодов(Step).
Задаваемыекодыирезультатыпроверкиначетностьсвестивтаблицу
ипоместитьвотчет.
64
8. Построить распределитель импульсов на сдвиговом регистре
и исследовать его работу в статическом и динамическом режимах.
Нарис. 6.7 данасхемасиспользованиеммикросхемы74164 дляисследования в статическом режиме. Микросхема представляет собой
восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательным входом и
параллельными выходами. Регистр имеет асинхронный сброс (вход
CLR’)и двавхода,объединенныхпологикеИ,дляпоследовательноговводакода.Сдвигкодаосуществляетсявправопоположительному
перепадуимпульсовнавходеCLK.
Переключателем [1] в младший разряд регистра записывается 1,
переключатель возвращается в нижнее состояние. Выход старшего
разрядаQHчерезсхемуИЛИсвязансвходамиAиB.Спомощьюпереключателя[3]имитируетсяподачасинхроимпульсов.Работасхема
контролируетсяспомощьюразрядныхиндикаторов0,1,…,7.Переключатель [4] должен находитьсяв верхнем положении. Результаты
моделированиязанестивотчет.
Рис.6.7.Схемараспределителяимпульсоввстатическомрежиме
Контрольные вопросы
1. Какие комбинационныеустройства называются мультиплексо-
рамиидлякакихцелейонииспользуются?
2. Назовитеосновныеспособынаращиванияразрядностимульти-
плексоровиприведитесравнительныехарактеристики.
65
3. Какие существуютметодыреализациилогических функцийна
основемультиплексоров?
4. Какие комбинационные устройства называются дешифратора-
ми?Приведитепримерыиспользованиядешифраторов.
5. Назовитеосновныеспособынаращиванияразрядностидешифраторов.Какойтипдешифраторанаиболеебыстродействующийипочему?
6. Какие существуютметодыреализациилогических функцийна
основедешифраторов?
66
Лабораторная работа 7
АРИФМЕТИЧЕСКО-ЛОГИЧЕСКОЕ
УСТРОЙСТВО
Цель работы: исследование БИС АЛУ, её функционирование и
возможности
Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) – блок процес-
сора,которыйподуправлениемустройства управления (УУ) служит
для выполнения арифметических и логических преобразований(начиная от элементарных) над данными, называемыми в этом случае
операндами.
Рис.7.1.Арифметическо-логическоеустройство
В АЛУ подаются 2 четырехразрядных числа А и В на входы А0
А1А2А3и В0В1В2В3.Помимо этого, подается комбинацияS0S1S2S3
насоответствующиевходы,котораяопределяет,какуюфункциюбудетвыполнятьАЛУ.Взависимостиотзначенийпотенциаловвходов
МиCnвыполняютсялогическиеилиарифметическиефункции.
67
Арифметическо-логическоеустройство можетвыполнять 32 опе-
CB
CH
A
AB+
AB
AB
( )
1
++
AB
A AB+
( )
++
B
( )
A B AB
( )
1A B AB++ +
( )
AB
AB
1AB −
AB
AB+
AB+
( )
( )
++ +
AB+
( )
AB A++
( )
+ ++
рации,а такжеработать в режиме компаратора.Ниже представлены
зависимости функций от поданных потенциалов на управляющие
входы.
Таблица 7.1
Таблица истинности для АЛУ 74181
Выборфункции Входныеданныеприактивныхвысокихуровнях
Арифметическиеоперации
(навходеMнапряжениенизкогоуровня)
=
n
(безпереноса)
=
n
(спереносом)
S3 S2 S1 S0
Логическиефункции
(навходеMна-
пряжениевысокого
уровня)
H Н Н Н
Н Н Н В
Н Н В Н
Н Н В В 0 –1 0
Н В Н Н
Н В Н В
Н В В Н
Н В В В
В Н Н Н
В Н Н В
В Н В Н B
В Н В В AB AB –1 AB
В В Н Н 1 A+A A+A+1
В В Н В
+
A A +1
A+B (A+B)+1
+
++
A–В –1 A–B
A+AВ A+AВ +1
A+В A+В +1
A B AB++
(A+B)+A (A+B)+A+1
AB
1A AB
1A B AB
В В В Н A+B
В В В В A A–1 A
68
1AB A
Задание на работу
5
4
321
0000011110000000
1. Включитьисследуемуюсхему.
2. Вкачестведвоичного кодаслова Авзятьпоследнюю цифру ин-
дивидуальногокода,авкачествесловаВ–дополнениесловаА
до142.
2
3. Набратьпоочерёдноспомощьюклавиатурыуправляющиедво-
ичныекоды(M, C, S0, S1, S2, S3) и зафиксироватьрезультатынавыходахС
, F3, F2, F1, F0, A = B каждойлогическойиарифметической
n+4
операции.
4. Составитьотчётопроделаннойработе.
На рис. 7.1 показана принципиальная схема арифметико-логическогоустройства.
DD1 –микросхемаАЛУ74181(К555ИП3);
HL1, HL2 – семисегментные индикаторы,отображающие состоя-
ниечетырёхразрядныхдвоичныхвходовА3А2А1А0иВ3В2В1В0;
HL3–HL8–индикаторныелампы,показываютрезультатопераций
надсловамиАиВ,атакжесостояниевыходапереносаивыходакомпаратора(HL3иHL8соответственно);
HL9–HL14 – индицируют состояние входов выбора функции
S3S2S1S0,управляющего входаМ, входаприёма сигнала переноса Cn
(HL9–HL12, HL13, HL14).
ПоусловиюработывкачествесловаАвозьмёмпоследнююцифру
индивидуальногокода(0000),асловаВ–дополнениеАдо142(1110).
ЗадатчикомвыборафункцииидвоичныхсловАиВявляетсяшестнадцатиразрядныйформировательдвоичногокода(wordgenerator).
Код,забиваемыйвгенератор,выглядиттак:
Шестнадцатьдвоичныхразрядовподеленынагруппыследующим
образом:
1-ягруппанеиспользуется;
2-ягруппа–четырёхразрядноедвоичноесловоА (А3А2А1А0);
3-ягруппа–четырёхразрядноедвоичноесловоВ (В3В2В1В0);
4-ягруппа–пятиразрядныйуправляющийкод(S3S2S1S0M);
5-ягруппа–одноразрядныйсигналпереноса(Cn).
Такимобразом,изменяяуправляющийкод(4-ягруппа),можновыбратьлюбуюоперацию,которуюАЛУпозволяетвыполнять.
69
Работа в режиме компаратора
Длятогочтобысравнить2числаАиВ,необходимоподатьнавходыS3S2S1S0комбинацию0110,атакженавходМнизкийпотенциал.
Тогдаповходномуивыходномупереносуможноопределитьсоотношениемеждучислами.
Нижепредставленатаблицаистинностидлясравнениячисел.
Таблица 7.2
Таблица истинности
ВходнойпереносC
1 A =B 1
0 A<=B 1
1 A=B 0
0 A>=B 0
Соотношениемеждучислами ВыходнойпереносC
n
n+4
ПриусловииА=Ви входномсигналепереноса Сn=0 выходной
сигналпереносаC
(HL3)имееттакойжепотенциал,т.е.0.
n+4
Рис.7.2.АЛУврежимекомпаратора(А=В)
ПриусловииА<=ВивходномсигналепереносаСn=0вкачестве
выходногосигналапереносаC
(HL3)появляетсявысокийпотенци-
n+4
ал.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]