цимпу / Практика / content / Пособия / Лаб. практикум, часть I, лаб. работы № 1...6 (ЦиМПУ)_ДФО

Таким образом, устройство на микросхемах серии 1554 имеет более высокое быстродействие и, следовательно, большую среднюю потребляемую мощность.

Рисунок 9 – Принципиальная электрическая схема устройства в базисе ИЛИ-НЕ

8 Проверим правильность функционирования логических и принципиальных схем КЦУ в базисах И-НЕ, ИЛИ-НЕ (рисунки 6…9). Для этого проставим на выходах всех логических элементов значения сигналов для пятого набора аргументов. Поскольку на выходах логических схем единичный уровень сигнала, то они функционируют в соответствии с таблицей истинности (см. значение логической функции f11 для пятого набора аргументов).

9 Сравним по сложности логические и принципиальные схемы КЦУ на рисунках 6…9, для этого подсчитаем общее число входов логических элементов. По этому критерию схемы в базисе И-НЕ проще.

21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРОСТЕЙШИХ КОМБИНАЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Цель работы

1 Исследовать работу интегральных ЛЭ схемотехники ТТЛШ.

2 Сформировать практические навыки и начальные умения построения КЦУ и контроля их работы по элементам индикации.

Домашнее задание

1 Повторить по [5] или [7] основные статические и динамические параметры ЛЭ.

2 Повторить по [5] или [7] основные законы и тождества алгебры логики, теорию синтеза КЦУ, а также особенности построения логических схем в различных базисах.

3 Изучить по [8] микросхемы схемотехники ТТЛШ 1533ЛН1, 1533ЛА3, 1533ЛА4, 1533ЛА9, 1533ЛИ1, 533ЛЛ1, 1533ЛП5. Начертить в отчете к лабораторной работе их УГО, указать число ЛЭ в одном корпусе и основные электрические параметры в виде таблицы, аналогичной по форме таблице 2.

4 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

5 Подготовить бланк отчета.

Вопросы для самоконтроля

1 Начертите УГО ЛЭ НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, Исключающее ИЛИ по ГОСТ 2743-91 ЕСКД.

2 Покажите на УГО ЛЭ НЕ направление входных и выходных токов нуля и единицы.

3 Укажите значения уровней логического нуля и единицы для ЛЭ ТТЛШ, а также напряжение источника питания.

4 Поясните физическую сущность коэффициента разветвления по выходу и укажите его типовое значение для ЛЭ ТТЛШ.

5Поясните, как поступают с неиспользованными входами ЛЭ?

6Поясните, как реализовать логические операции И, ИЛИ, на ЛЭ

снедостаточным числом входов?

22

Приборы, оборудование и документация

1Универсальный стенд ОАВТ.

2Комплект сменных технологических карт (I-1…I-9).

3Плата П1.

Порядок выполнения работы

1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам для самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.

2 Получить первичный инструктаж по технике безопасности.

3 Получить инструктаж по лабораторной работе.

4 Исследовать работу основных ЛЭ ТТЛШ. Для этого вставить в разъем сменную плату П1, включить питание универсального стенда ОАВТ и последовательно менять сменные технологические карты I-1…I-6. Комбинации входных сигналов набирать с помощью тумблеров SA1…SA5. Выходной сигнал определять по свечению соответствующего светодиода. Следует помнить, что в нижнем по схеме положении тумблера на вход ЛЭ подается уровень логического 0, а в

верхнем – уровень логической 1. Аргумент X1 подается с помощью

тумблера SA1, X2 – SA2 и т.д. Свечение светодиодного индикатора соответствует уровню логической 1 на выходе ЛЭ (значение функции равно 1). По результатам исследований заполнить таблицы истинности в таблице 5, записать логическую функции для каждого ЛЭ, определить и обозначить ЛЭ, а также записать его название.

5 Исследовать в статическом режиме трехразрядное устройство проверки на четность (технологическая карта I-7). На выходе устройства устанавливается логическая единица, если число единиц на входах нечетно. Следовательно, данное устройство реализует логическую функцию:

Комбинации входных сигналов подавать с помощью тумблеров SA1…SA3. Выходной сигнал определять по свечению светодиодного индикатора HL1. По результатам исследования заполнить таблицу истинности в таблице 6, записать логическую функцию в СДНФ и доказать ее равенство выражению (5), а также определить и обозначить ЛЭ, которые использованы в схеме устройства (таблица 6).

23

Таблица 5 – Результаты исследования основных ЛЭ ТТЛШ

24

Таблица 6 – Результаты исследования трехразрядного устройства проверки на четность

Проверить правильность функционирования логической схемы устройства для фиксированного состояния, если на входы поступает

кодовое слово 111 ( X1 =1, X2 =1, X3 =1). Для этого с помощью таблиц истинности ЛЭ, указанных на схеме устройства, определить и указать значения сигналов на выходах первого и второго ЛЭ. Результаты проверки сравнить с таблицей истинности устройства и сделать выводы.

6 Исследовать в статическом режиме устройство сравнения двух двухразрядных чисел (технологическая карта I-8). На выходе устрой-

ства устанавливается логическая единица, если X1 = X2 и X3 = X4 . Следовательно, данное устройство реализует логическую функцию:

f(X1, X2 , X3 , X4 ) (X1 X2 ) (X3 X4 ) (X1 X2 ) (X3 X4 ). (6)

Комбинации входных сигналов подавать с помощью тумблеров SA1…SA5, причем тумблер SA3 не используется. Выходной сигнал определять по свечению светодиодного индикатора HL1. По результатам исследования заполнить таблицу истинности в таблице 7, записать логическую функцию в СДНФ и доказать ее равенство выражению (6), а также определить и обозначить ЛЭ, которые использованы в схеме устройства (таблица 7).

25

Таблица 7 – Результаты исследования устройства сравнения двух двухразрядных чисел

Проверить правильность функционирования логической схемы устройства для фиксированного состояния, если на входы поступает

кодовое слово 1111 ( X1 =1, X2 =1, X3 =1, X4 =1). Для этого с помощью таблиц истинности ЛЭ, указанных на схеме устройства, определить и указать значения сигналов на выходах ЛЭ. Результат проверки сравнить с таблицей истинности устройства и сделать выводы.

7 Исследовать в статическом режиме одноразрядный двоичный сумматор без учета переноса из младшего разряда – полусумматор (технологическая карта I-9). Полусумматор имеет два входа, на которые подаются два одноразрядных числа с помощью тумблеров SA1 и SA2, а также два выхода. На выходе суммы (светодиодный индикатор HL1) устанавливается уровень логической единицы при нечетном числе единиц на входах. На выходе переноса (светодиодный индикатор HL2) устанавливается уровень логической единицы при совпадении двух единиц на входах полусумматора. Следовательно, данное устройство реализует две логические функции:

26

По результатам исследования заполнить таблицу истинности в таблице 8, записать логическую функцию для выхода суммы в СКНФ, а для выхода переноса – в СДНФ. Доказать равенство полученных функций выражениям (7) и (8) соответственно, а также определить и обозначить ЛЭ, которые использованы в схеме устройства (таблица 8).

Таблица 8 – Результаты исследования полусумматора

Проверить правильность функционирования логической схемы полусумматора для фиксированного состояния, если на входы посту-

пает кодовое слово 11 ( X1 =1, X2 =1). Для этого с помощью таблицы истинности ЛЭ, указанных на схеме устройства, определить и указать

27

значения сигналов на выходах ЛЭ. Результат проверки сравнить с таблицей истинности устройства и сделать выводы.

8Выключить питание стенда ОАВТ.

9Ответить на контрольные вопросы.

10Оформить отчет и сдать зачет.

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1 Наименование и цель лабораторной работы.

2 Перечень приборов и оборудования.

3 Результаты выполнения домашнего задания по пункту 3.

4Таблицу 5 с результатами исследования основных ЛЭ.

5Таблицы 6…8 с результатами исследования простейших КЦУ и доказательства равенства полученных функций выражениям (5)…(8).

6Ответы на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1 Начертите принципиальную электрическую схему индикации уровня логической единицы с помощью ЛЭ с открытым коллектором и светодиодного индикатора. Поясните назначение элементов схемы и принцип работы.

2 Поясните, как на неиспользуемый вход ЛЭ постоянно подать уровень логического нуля либо единицы?

3 Поясните, как на основе микросхемы 1533ЛА3 реализовать ЛЭ НЕ, 2 И, 2 ИЛИ и 3 И?

4 Укажите, на какой микросхеме из указанных в пункте 3 домашнего задания может быть построена принципиальная электрическая схема устройства проверки на четность (таблица 6)?

Требования к знаниям и умениям студентов

В результате выполнения лабораторной работы студент должен знать:

–принцип построения и работы КЦУ на микросхемах ТТЛШ в разных базисах;

–принцип построения и работы устройств индикации уровней логических сигналов.

28

Должен уметь:

–читать и составлять принципиальные электрические схемы КЦУ на микросхемах ТТЛШ;

–осуществлять их контроль и диагностику.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ МИКРОСХЕМ ДЕШИФРАТОРОВДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРОВ, МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ. РАБОТА СО СПРАВОЧНИКОМ

Цель работы

1 Изучить назначение, УГО и таблицы истинности микросхем де- шифраторов-демультиплексоров и мультиплексоров схемотехники ТТЛШ и КМОП.

2 Изучить назначение дополнительных выводов микросхем.

3 Приобрести практические навыки работы со справочной литературой.

Домашнее задание

1 Повторить по [5] или [7] назначение, УГО и принцип работы дешифраторов, мультиплексоров и демультиплексоров.

2 Подготовить ответы на вопросы для самоконтроля.

Вопросы для самоконтроля

1 Начертите УГО и таблицу истинности дешифратора, поясните его назначение и принцип работы. Укажите назначение дополнитель-

ного разрешающего входа EN .

2 Поясните особенности дешифратора с инверсными выходами.

3 Укажите назначение демультиплексора и поясните, как на основе дешифратора с разрешающим входом можно реализовать демультиплексор?

4 Поясните как на основе демультиплексора можно реализовать дешифратор?

5 Начертите УГО и таблицу истинности мультиплексора, поясните его назначение и принцип работы. Укажите назначение мультиплексорного дерева.

29

6 Укажите, от чего зависит число адресных входов мультиплексора и дешифратора-демультиплексора?

7 Поясните, что понимают под мультиплексированием и демультиплексированием?

Порядок выполнения работы

1 Проверка подготовки студентов к занятию по вопросам самоконтроля в виде фронтального или программированного опроса.

2 Выполнить индивидуальное задание № 1. Изучить микросхемы дешифраторов-демультиплексоров схемотехники ТТЛШ и КМОП, указанные в таблице 9.

2.1 Выбрать микросхему дешифратора-демультиплексора из таблицы 9 согласно заданному варианту.

Таблица 9 – Исходные данные к индивидуальному заданию № 1

2.2Определить по [8] (для схемотехники ТТЛШ) или приложениям Б и В (для схемотехники КМОП) тип заданного дешифраторадемультиплексора, зарисовать УГО и таблицу истинности. На УГО проставить номера выводов микросхемы. Кратко описать назначение и принцип работы заданной микросхемы дешифраторадемультиплексора.

2.3Указать, какой выход дешифратора-демультиплексора будет выбранным, если на входах действует код, заданный в таблице 9. По-

30