
- •6.050901 «Радіотехніка»
- •6.170102 «Системи технічного захисту інформації»
- •Изучение основных характеристик логических элементов основных типов
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Исследование статических характеристик логических элементов
- •1.2. Исследование динамических характеристик логических элементов
- •2. Содержание отчета
- •3. Приложение
- •3.1. Описание учебно-лабораторного стенда “logic”
- •3.2. Описание микросхем, входящих в состав стенда и используемых для снятия переходной характеристики
- •3.3. Описание микросхем, используемых для снятия динамических характеристик
- •Двухвходового элемента и-не
- •Исследование базовых логических элементов и их комбинаций
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Исследование базовых логических элементов
- •2. Содержание отчета
- •Синтез комбинационных схем с одним выходом
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Исследование базовых логических элементов
- •2. Содержание отчета
- •3. Приложение.
- •3.1. Варианты заданий для выполнения лабораторной работы
- •Исследование триггеров
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Исследование r-s триггеров
- •1.1.1. Исследование асинхронного r-s триггера
- •1.1.2. Исследование синхронного r-s триггера
- •1.1.3. Исследование r-s триггеров r, s и e типов
- •1.2. Исследование d-триггеров
- •1.2.1. Исследование d – триггера со статическим управлением
- •1.2.2. Исследование d – триггера с динамическим управлением
- •1.3. Исследование т-триггера
- •1.4. Исследование универсального j-k триггера
- •2. Содержание отчета
- •3. Приложение
- •Исследование двоичных счетчиков
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Счетчики
- •1.2. Синтез синхронных счетчиков
- •1.2.1. Синтез цепей возбуждения
- •Матрица переходов j-k триггера
- •1.2.2. Синтез цепи переноса в следующие разряды
- •1.3. Динамические параметры счетчиков
- •2.Порядок выполнения работы
- •3. Отчет по работе.
- •Исследование регистров
- •1. Методические указания к лабораторной работе
- •1.1. Регистры
- •1.1.1. Регистры сдвига
- •1.1.2. Регистр сдвига на один разряд
- •1.1.3. Регистр сдвига на k разрядов
- •1.1.4. Реверсивные регистры сдвига
- •1.1.5. Параллельный ввод информации в регистрах сдвига
- •1.1.6. Регистры с обратными связями
- •1. 2. Проектирование многофункциональных регистров
- •1.3. Проектирование комбинационной схемы
- •1.4. Динамические параметры регистров
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Отчет по работе.
- •Состязания сигналов в цифровых схемах
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Состязания в комбинационных схемах
- •2.1. Статические и динамические состязания сигналов
- •2.2. Синтез схем, свободных от статических состязаний
- •Статического состязания сигналов
- •2.3. Функциональные и логические состязания сигналов
- •На выходе схемы может появиться ложный импульс.
- •2.4. Синтез схем, свободных от логических состязании
- •2.5. Анализ комбинационных схем с целью выявления состязаний
- •3. Состязания сигналов в последовательностных схемах
- •4. Условия надежного функционирования асинхронной схемы
- •4.1. Критические состязания
- •4.2. Существенные состязания
- •5. Порядок выполнения работы
- •6. Отчет по работе должен содержать:
- •Изучение стенда, команд микроконтроллеров семейства mcs-51
- •1. Цель работы
- •2. Приборы и оборудование
- •3. Краткие теоретические сведения
- •3.1.Организация памяти и функционирование микроконтроллера
- •3.2. Запись исходного текста программы на языке программирования asm-51
- •3.3. Встроенные имена
- •3.4. Определяемые имена
- •3.5 Числа
- •3.6. Группа команд пересылки данных
- •3.7. Группа логических команд
- •3.8. Группа арифметических команд
- •3.9. Группа команд управления
- •3.10. Директивы ассемблера asm-51
- •4. Пример выполнения работы
- •5. Задание на выполнение работы.
- •6. Отчет по работе.
- •Изучение программирования встроенных таймеров микроконтроллера mcs-51
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Режим 0
- •1.2. Режим 1
- •1.3. Режим 2
- •1.4. Режим 3
- •1.5. Управление таймерами-счётчиками.
- •1.7. Использование таймера в качестве частотомера.
- •2. Пример выполнения работы
- •1. Краткие теоретические сведения
- •1.1. Регистр приоритетов прерываний
- •1.2. Регистр разрешения прерываний
- •1.3. Начальные адреса прерываний
- •2. Задание на выполнение работы.
- •3. Отчет по работе.
- •Изучение способов программирования преобразования в двоично-десяичный код и программирования прерываний таймеров микроконтроллера mcs-51
- •1. Краткие теоретические сведения
- •Структура регистра ie
- •Адреса векторов прерывания
- •Регистр приоритетов прерываний
- •2. Пример выполнения работы
- •3. Задание на выполнение работы.
- •4. Отчет по работе.
- •Изучение способов построения аналого-цифровых преобразователей с использованием микроконтроллера mcs-51
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Пример выполнения работы
- •3. Задание на выполнение работы.
- •4. Отчет по работе.
1.2. Синтез синхронных счетчиков
1.2.1. Синтез цепей возбуждения
На рис. 5.3 приведена обобщенная схема логической структуры синхронного счетчика. Из этой схемы понятен его принцип действия.
Рис. 5.3. Обобщенная схема логической структуры синхронного счетчика
Сигналы с выходов триггеров поступают на входы комбинационной схемы, которая преобразует поступившую информацию. Преобразованная информация не воспринимается триггерами до тех пор, пока на синхронизирующие входы триггеров не поступит считаемый сигнал. Сигналы, поступающие на входы триггеров, называют функциями возбуждения. Информация, находящаяся на входах каждого триггера, так сформирована комбинационной схемой, чтобы с приходом очередного считаемого сигнала осуществить переход счетчика из текущего состояния в следующее. Функции возбуждения i-го триггера можно записать в виде:
Значения всех переменных в этих выражениях определены для одного и того же момента времени t . Поэтому функции возбуждения переменных являются комбинационными (переключательными) функциями, которым соответствуют комбинационные схемы, формирующие входные сигналы для триггеров.
Следовательно, если задан тип триггера, то задача синтеза счетчика заключается в составлении функций возбуждения каждого триггера и минимизации найденных функций в заданном базисе.
Счетчики удобно синтезировать с помощью матриц переходов триггеров.
Закон функционирования любого триггера можно задать с помощью матрицы переходов. Число строк матрицы переходов для любого триггера равно четырем, что определяется числом возможных переходов из одного состояния в другое, а количество столбцов – числу логических входов триггера:
Q(t) |
Q(t+1) |
E1 |
E2 |
0 - |
0 |
|
|
0 - |
1 |
|
|
1 - |
0 |
|
|
1 - |
1 |
|
|
Элемент матрицы
представляет
собой значение входного сигнала Ei,
под воздействием
которого триггер переходит из состояния
Q(t)
в состояние Q(t+1).
При этом каждый элемент матрицы может
быть равен единице, нулю или являться
неопределенным коэффициентом, если
значение на входе не влияет на данный
переход триггера.
Матрицу переходов триггера составляют по таблице переходов этого триггера.
Матрица переходов j-k триггера
Из таблицы переходов J-K триггера найдем значения входных сигналов
J и K , которые вызывают переход триггера из состояния Q(t)=0 в состояние Q(t+1)=0. Ими являются следующие две пары сигналов: J=0, K=0; J=0, K=1. Из этого следует, что переменная J обязательно должна быть равна 0, а переменная K может принимать любое значение. Поэтому в столбце J первой строки запишем 0, а в столбце K значение b1. Рассуждая аналогичным образом, построим матрицу переходов J-K триггера:
Q(t) |
Q(t+1) |
J |
K |
0 - |
0 |
0 |
b1 |
0 - |
1 |
1 |
b2 |
1 - |
0 |
b3 |
1 |
1 - |
1 |
b4 |
0 |
Спроектируем суммирующий одноразрядный двоично-десятичный счетчик 8-4-2-1 на J-K триггерах. Состояния счетчика соответствуют таблице 5.1.
Таблица 5.1
Десятичные цифры |
Номер набора |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
3 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
5 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
6 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
7 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
8 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
9 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Функции возбуждения триггеров счетчика формируют с использованием кодированной таблицы переходов счетчика и матрицы переходов триггера. Для того чтобы получить кодированную таблицу переходов необходимо в одном столбце записать десять двоичных наборов, представляющих в данной системе кодирования все десятичные цифры. Эти состояния отнесем к моменту времени t и будем называть текущим состоянием счетчика. Текущие состояния записаны в колонках 1-4 табл. 5.2.
Затем в следующем столбце напротив каждого двоичного набора предыдущего столбца запишем новое состояние счетчика, в которое он перейдет после поступления считаемого сигнала. Данные состояния отнесем к моменту времени t+1 и будем называть следующим состоянием счетчика. Следующие состояния записаны в колонках 5-8 табл. 5.2.
Для составления функций возбуждения каждого J-K триггера воспользуемся его матрицей переходов.
Для минимизации функций возбуждения необходимо их представить в минимальной ДНФ. Для этого составим карты Карно для функций возбуждения. Для облегчения составления карт составим эталонную карту, где ячейки обозначим десятичными цифрами, соответствующими двоичным наборам конституенты единицы ( рис. 5.4).
Рис.5.4. Эталонная карта Карно
Теперь составление карт Карно для функций возбуждения предельно упрощается. Занесем неопределенные значения ai в ячейки, цифровые обозначения которых совпадают с индексами рассматриваемых коэффициентов (рис. 5.5).
Рис. 5.5. Карты Карно для функций возбуждения J и K двоично-десятичного счетчика
Таблица 5.2
Десятичные цифра |
Номер набора |
Значения выходов триггеров |
Функции возбуждения триггеров |
||||||||||||||
Текущее |
Последующее |
Текущее |
|||||||||||||||
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
J3 |
K3 |
J2 |
K2 |
J1 |
K1 |
J0 |
K0 |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
||
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
a0 |
0 |
a0 |
0 |
a0 |
1 |
a0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
a1 |
0 |
a1 |
1 |
a1 |
a1 |
1 |
2 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
a2 |
0 |
a2 |
a2 |
0 |
1 |
a2 |
3 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
a3 |
1 |
a3 |
a3 |
1 |
a3 |
1 |
4 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
a4 |
a4 |
0 |
0 |
a4 |
1 |
a4 |
5 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
a5 |
a5 |
0 |
1 |
a5 |
a5 |
1 |
6 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
a6 |
a6 |
0 |
a6 |
0 |
1 |
a6 |
7 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
a7 |
a7 |
1 |
a7 |
1 |
a7 |
1 |
8 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
a8 |
0 |
a8 |
1 |
a8 |
1 |
1 |
a8 |
9 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
a9 |
1 |
0 |
a9 |
0 |
a9 |
a9 |
1 |