лабораторные работы / Лабораторная работа №3 Базовая логика
.docЛабораторная работа №3
Логические элемента микроэлектроники
Цель работы: исследование базовой логики. Определение реализуемых функций схемных решений построенных на основе базовой логики
Описание установки
Назначение
Стенд предназначен для проведения лабораторных занятий по курсам "Основы автоматики и вычислительной техники", "Основы промышленной электроники", "Основы информатики и ЭВТ" в высших учебных заведениях и техникумах, в которых данные дисциплины не являются профилирующими предметами.
Стенд (рис.1) позволяет проводить лабораторные работы по изучению и исследованию следующих элементов, узлов И устройств цифровой вычислительной техники:
1. Логических элементов НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ,И, И-НЕ. ИСКЛЭЧАЮЩЕЕ ИЛИ, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ;
2. Комбинационных узлов, собранных на базовых логических элементах -трехзарядного устройства проверки на четность, устройства сравнения двух двухразрядных чисел, двоичного одноразрядного сумматора (два варианта);
3. Комбинационных узлов, выполненных в виде самостоятельных ИМС-дешифратора, демультиплексора, мультиплексора, преобразователя двоичного кода в код семисегментного индикатора, четырехразрядного двоичного сумматора, четырехразрядного арифметическо-логического устройств»;
4. Последовательностных элементов, собранных на базовых логических элементах -RЗ -триггере на элементах И-НЕ, R3 -триггера на элементах ИЛИ-НЕ;
5. Последовательностных элементов и узлов, выполненных в виде самостоятельных ИМС:
R3 - триггера, D - триггера, Т - триггера, двухразрядного параллельного регистра, двухразрядного последовательного регистра, четырехразрядного универсального регистра, кольцевого счетчика, суммирующего и вычитающего двоичных счетчиков, счетчика с коэффициентом счета некратным степени 2, реверсивного счетчика с пред установкой, оперативного запоминающего устройства с организацией 16х4 бит.
6. Модели микроЭВМ в составе: АЛУ, ОЗУ, регистров операндов, команды и адреса, регистра-аккумулятора, мультиплексора общей шины, дешифратора сигналов управления, устройств ввода и вывода информации.
Стенд состоит из общего блока ввода-вывода информации и шести сменных плат, на которых установлены все исследуемые элементы, узлы и устройства. Стенд комплектуется набором сменных технологических карт (28 штук) с функциональными схемами исследуемых устройств .
Рис.1
Техническое описание установки
Блок ввода-вывода информации
Принципиальная схема блока приведена на рис. I. Разъём Х2 предназначен для подключения внешнего стабилизированного источника постоянного тока с напряжением 5 ± 0,25 В и максимальным по требляемым током до 0,8 А (вариант 2 поставки). Разъём XI предназначен для подключения сменных плат с исследуемыми устройствами. В варианте 2 поставки разъём Х2 отсутствует, выходы "+5В" и "общий" блока питания подключаются к соответствующим контактам I и 16 разъёма XI.
На передней (наклонной) панели блока установлены тумблеры (SА1 -SА5) и кнопки (SВ1-SВЗ) ввода информации и задания режимов работы исследуемых устройств. Выводы всех тумблеров и кнопок, кроме SВ1, подключены непосредственно к контактам разъёма XI. Переключатели SА1- SА4, SВ2 и SВЗ предназначены для подачи логических сигналов с уровнями "0"(соответствующий вывод замкнут на общий провод) или "I" (вывод - на +5В). Тумблер SА5 подключается всеми своими выводами к разъёму и поэтому может использоваться в качестве переключателя "двух сигналов в одну линию" или, наоборот, "одного сигнала на два направления". Кнопка SВ1 подключена к схеме защиты от "дребезга" на триггере (микросхема D 1.1). С помощью этой кнопки на выходе триггера (27 контакт.разъёма XI). ;
формируется одиночный импульс с крутыми фронтами необходимый для нормальной работы исследуемых триггеров, регистров и счетчиков. При нажатии SВ1 на 27 контакте появляется логический 0, а при отпускании - логическая 1. Этот блок в дальнейшем на схемах обозначается как формирователь одиночного импульса .
1.1
X1
& Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Реализуемая функция: 2 И-НЕ
1.2
X1
& & Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Реализуемая функция: 2И. Коньюнкция, Y1=X1*X2
1.3
X1
1
Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Реализуемая функция: 2ИЛИ-НЕ. Стрелка Пирса, Y1=X1↓X2=
1.4
X1
1 1 Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Реализуемая функция: ИЛИ. Дизьюнкция, Y1=X1+X2
1.5
X1
=1 Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
Реализуемая функция: исключительное ИЛИ
1.6
X1
=1
1
Y1
X2
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Реализуемая функция: равнозначность (эквиввалентность), Y1=X1~X2=X1*X2+⌐X1*⌐X2
1.7
X1
=1
=1 Y1
X2
Х3
Экспериментальная таблица
-
№ п.п
Х1
Х2
Х3
Y1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
Реализуемая функция: Проверка на чётность (если число 1 на входе четно, то выход 0, если число 1 не чётно, то выход 1)
1.8
X1
=1
X2
1 Y1
Х3
=1
Х4
Экспериментальная таблица
-
№ п.п
Х1
Х2
Х3
Х4
Y1
1
0
0
0
0
1
2
0
0
0
1
0
3
0
0
1
0
0
4
0
0
1
1
1
5
0
1
0
0
0
6
0
1
0
1
0
7
0
1
1
0
0
8
0
1
1
1
0
9
1
0
0
0
0
10
1
0
0
1
0
11
1
0
1
0
0
12
1
0
1
1
0
13
1
1
0
0
1
14
1
1
0
1
0
15
1
1
1
0
0
16
1
1
1
1
1
Реализуемая функция: Сравнение двух двухразрядных чисел
1.9
X1
Y2 Y1
X2
=1 =1
& 1
Экспериментальная таблица
-
Х1
Х2
Y2
Y1
0
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
Реализуемая функция: двоичный одноразрядный сумматор (Y1 и Y2, представляют число в двоичной системе счисления)
Вывод: В данной лабораторной работе исследовали базовую логику и определили реализуемые функции схемных решений. Также познакомились с принципом работы испытательного стенда для изучения устройств цифровой вычислительной техники.