ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

ШИФРАТОР

Цель работы: изучение схемотехники цифровых шифраторов.

Оборудование: лабораторный стенд УМ11М.

ВВЕДЕНИЕ

Рисунок A

Шифратором или кодером (encoder) обычно называют устройство, преобразующее унарный позиционный код, получаемый от клавиатуры, в какую либо разновидность двоичного кода. Классический шифратор имеет m входов и n выходов, и при подаче активного сигнала на один из входов (обязательно на один, и не более) на выходе появляется параллельный двоичный или, или иной параллельный код, указывающий на номер возбужденного входа. Если шифратор выполнен в виде отдельной микросхемы, то на схеме он обозначается следующим образом:

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Нарисуйте схему шифратора в соответствии с одной из таблиц истинности (S0-S3 - входные переменные, Q0-Q1, C - выходные):

Таблица A

S3	S2	S1	S0	Q1	Q0	C
1	1	1	1	0	0	0
1	1	1	0	0	0	1
1	1	0	1	0	1	1
1	0	1	1	1	0	1
0	1	1	1	1	1	1

Таблица A

S3	S2	S1	S0	Q1	Q0	C
0	0	0	0	1	1	1
0	0	0	1	1	1	0
0	0	1	0	1	0	0
0	1	0	0	0	1	0
1	0	0	0	0	0	0

Таблица B

S3	S2	S1	S0	Q1	Q0	C
0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0	1
0	0	1	0	0	1	1
0	1	0	0	1	0	1
1	0	0	0	1	1	1

Таблица B

S3	S2	S1	S0	Q1	Q0	C
1	1	1	1	1	1	1
1	1	1	0	1	1	0
1	1	0	1	1	0	0
1	0	1	1	0	1	0
0	1	1	1	0	0	0

2. Зарисуйте полученную схему в тетрадь.

3. Изучите состав логических элементов из набора установки УМ11М и привести схему в соответствие с имеющимися возможностями.

4. Зарисуйте результат отметив на рисунке типы использованных микросхем и нумерацию выводов.

5. Соберите электрическую схему. На входы (S0-S3) подайте сигналы с кнопок установки. Выходные сигналы контролируйте светодиодными индикаторами (в установке УМ11М светодиод загорается при подаче логической 1).

6. Проверьте соответствие работы схемы заданной таблице истинности.

7. Получите полную таблицу истинности собранной схемы и занести ее в тетрадь.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. По заданию преподавателя выполните преобразования между двоичными, десятичными, восьмеричными и шестнадцатеричными числами.

2. Запишите логические выражения, описывающие работу собранной схемы.

3. Нарисуйте схему диодного шифратора для Вашей таблицы истинности.

4. Разберитесь в схеме интегрального приоритетного шифратора К555ИВ1 (74148):

5. Разберитесь в схеме 16-входового приоритетного шифратора, составленного из двух микросхем 74148 (схема взята из документации на 74F148 фирмы MOTOROLA):

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое двоично-десятичный код и его область применения?

2. Код Грея, его особенности и область применения?

3. Что такое приоритетный шифратор. Является ли собранная Вами схема приоритетным шифратором?

4. Какой смысл имеет выходной сигнал C в Вашей схеме?

Приложение 1

Установка для изучения логических схем УМ11М.

Краткое описание и порядок работы.

Установка предназначена для проведения лабораторных работ по курсам «Цифровая электроника» и «Схемотехника ЭВМ». Разработана и изготовлена не Экспериментальном заводе «Протон» МИЭТ, г.Зеленоград. Внешний вид показан на рисунке:

Технические характеристики

1. Установка состоит из:

• набора логических элементов;

• наборного поля, на которое выведены информационные выводы логических элементов, светодиодные битовые индикаторы и переключатели;

• задающего блока, являющегося источником синхроимпульсов и одиночных импульсов;

• блока задержек;

• блока питания.

Элементная база установки – интегральные схемы ТТЛ серий К155, К555, К531.

Набор логических элементов включает в себя:

2И-НЕ	4 шт.	К155ЛА3
3И-НЕ	6 шт.	К55ЛА4
4И-НЕ	4 шт.	К155ЛА1
2И	4 шт.	К155ЛИ1
2ИЛИ	4 шт.	К155ЛЛ1
3ИЛИ-НЕ	3 шт.	К155ЛЕ4
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ	4 шт.	К155ЛП5
Повторитель с Z состоянием	4 шт.	К155ЛП8
Элементы И-ИЛИ-НЕ	2 шт.	К155ЛР1
Расширитель	2 шт.	К155ЛД1
D-триггеры	4 шт.	К155ТМ2
JK-триггеры	4 шт.	К155ТВ1
Сдвоенные дешифраторы 2-4	2 шт.	К155ИД4
Дешифратор 3-8	2 шт.	К531ИД7
Сдвоенный мультиплексор 4-1	1 шт.	К155КП2
Мультиплексор 8-1	1 шт.	К155КП7
Мультиплексор 4(2-1) с Z состоянием	1 шт.	КР531КП11
Синхронный десятичный счетчик	1 шт.	КМ555ИЕ9
Реверсивный двоичный счетчик	2 шт.	КМ555ИЕ13

Порядок работы

Произвести коммутацию устройств установки в соответствии с заданием, пользуясь набором соединительных проводов.

При сборе схемы следует учесть следующие важные моменты.

• Коэффициенты разветвления по выходу:

генератора синхроимпульсов – 30;

генератора одиночных импульсов – 30;

устройств задержки – 10;

логических элементов и устройств наборного поля – 10.

• Переключатели наборного поля выдают стандартные ТТЛ уровни, и подключение дополнительных резисторов не требуется.

• Светодиодные битовые индикаторы загораются при подаче на них уровня логической, неподключенный индикатор светиться не должен.

• Генератор одиночных импульсов работает только при наличии сигнала синхронизации.

• Устройство задержки имеет два канала. В первом канале сигнал, поданный на вход ВХ1 появляется на выходе с задержкой от 0,1 мкс до 0,5 мкс с дискретностью 0,1 мкс и погрешностью 20%. Во втором канале аналогично может быть получена задержка щт 0,02 до 0,1 мкс с дискретностью 0,02 мкс и погрешностью 25%.

Меры безопасности

Видом опасности при работе на установке является поражение электрическим током. По способу защиты человека установка относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75.

Работа с установкой должна происходить при заземленном корпусе.

Все ремонтные работы необходимо производить при отключенной от сети установке.

Литература

2. Токхейм Р. Основы цифровой электроники. М.:Мир, 1988, 392с.

3. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. М.:Энергоатомиздат, 1988, 320с.

4. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.:Мир, 1998.

5. Янсен Й. Курс цифровой электроники. Т.1, Т.2, М.:Мир, 1987.

6. Тули М. Справочное руководство по цифровой электронике. М.:Энергоатомиздат, 1990, 176с.

7. Мальцева Л.А., Фромберг Э.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. М.:Радио и связь, 1987, 128с.

8. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. Л.:Энергоатомиздат, 1986, 280с.

9. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М.: Металлургия, 1988, 352с.

10. Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. М.:Высшая школа, 1991, 526с.

11. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. СПб.:БХВ-Петербург, 2001, 528с.

12. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. М.:Мир, 2001, 379с.

13. Партала О.Н. Цифровая электроника. СП

9