5. «Моделирование цифровых устройств на основе логических эЛеМентов»

Цель работы:

Получение навыков по разработке схем и моделированию различных типов цифровых устройств, построенных на основе логических элементов.

1. Логические элементы

В 155 серии приняты следующие условные маркировки логических элементов:

- ЛИ – логическое «И»;

- ЛЛ – логическое «ИЛИ»;

- ЛН – инвертор, то есть логическое «НЕ»;

- ЛА – логическое «И-НЕ», штрих Шеффера;

- ЛЕ – логическое «ИЛИ-НЕ», стрелка Пирса;

- ЛР – логическое «И-ИЛИ-НЕ»;

- ЛП – повторитель;

Для того, чтобы найти соответствие между 155 серией и маркировками зарубежных ИМС, используемых в библиотеках OrCAD, следует воспользоваться специальной таблицей из приложения 1.

2. Кодер

Кодер – это устройство, предназначенное для преобразования десятичного числа в двоичное.

Ниже рассмотрен принцип построения. Например, надо преобразовать десятичные числа 0, 1, 2, …, 3 в двоичные по коду 8421.

Рисунок 26

Таблица 1 – Таблица соответствия.

Десятичный код	Двоичный код 8421
	Х8	Х4	Х2	Х1
0	0	0	0	0
1	0	0	0	1
2	0	0	1	0
3	0	0	1	1
4	0	1	0	0
5	0	1	0	1
6	0	1	1	0
7	0	1	1	1
8	1	0	0	0
9	1	0	0	1

Х1 принимает уровень логической 1, если имеется этот уровень на 1, 3, 5, 7, 9 уровнях.

Рисунок 27 –Функциональная схема (10 входных шин):

Стрелка Пирса (базис «или-не»):

Штрих Шеффера (базис «и-не»):

3. Декодер

Декодер – это устройство, преобразующее двоичные числа в десятичные.

Рисунок 28

Принцип построения линейных декодеров:

Таблица 2 ‑ Таблица соответствия:

Х8	Х4	Х2	Х1
0	0	0	0	0	Y0
0	0	0	1	1	Y1
0	0	1	0	2	Y2
0	0	1	1	3	Y3
0	1	0	0	4	Y4
0	1	0	1	5	Y5
0	1	1	0	6	Y6
0	1	1	1	7	Y7
1	0	0	0	8	Y8
1	0	0	1	9	Y9

Рисунок 28

Задание на лабораторную работу:

1. Выбрать тип проектируемого устройства.

2. Получить у преподавателя необходимые характеристики, определяющие структуру проектируемого устройства.

3. Определить таблицу функционирования, написать выходные функции и упростить их по картам Карно, если это необходимо.

4. Спроектировать устройство по полученным правилам в системе OrCAD PSpice.

5. Получить у преподавателя правила формирования сигналов, поступающих на входы устройства.

6. Получить временные диаграммы работы спроектированного цифрового устройства.

7. Объяснить полученные результаты.