1.1Изучить свойства цифровых комбинационных и последовательностных устройств
1.2 Получить навыки построения и настройки цифровых устройств
Литература
2.1 Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics WorkBench и ее применение/ Под редакцией В.Н. Карлащук. М.: «СОЛОН - Р», 2001, 726 с.
Подготовка к работе
3.1 Повторить материал по теме «Цифровые устройства»
3.2 Ответить на вопросы допуска
1) Какие цифровые элементы относятся к комбинационным устройствам?;
2) Перечислите цифровые элементы последовательностного типа;
3) Какие измерительные приборы используются в цифровых устройствах?
3.3 Подготовить бланк отчета для лабораторной работы
Основное оборудование
4.1 ЭВМ
4.2 Программа симулятор EWB 5.0
4.3 Методические указания к лабораторной работе 3
Содержание отчета
5.1 Название и цель работы
5.2 Принципиальные схемы исследуемых устройств
5.3 Временные диаграммы сигналов в контрольных точках
5.3 Ответы на вопросы в заданиях
5.4 Ответы на контрольные вопросы
6 Контрольные вопросы
6.1 Как активизировать логический конвертер для получения логической функции?
6.2 Как настроить логический конвертер для синтеза схемы по заданным входным сигналам?
6.3 Каким прибором одновременно исследуют несколько сигналов в цифровых устройствах?
6.4 Объясните устройство и возможности применения генератора цифровых слов
Порядок выполнение работы
7.1 Исследовать работу полного двухразрядного сумматора
- Собрать схему для исследования работы полного двухразрядного сумматора, изображенную на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема исследования работы двухразрядного сумматора
Интегральные микросхемы DA1, DA2 – одноразрядные сумматоры. A, B – входы суммируемых операндов, Ci – вход переноса из младшего разряда, а Co – выход переноса в старший разряд. Логический преобразователь (Logic converter) позволяет получить значения всех входных и выходных переменных в виде таблицы истинности. Переключатель (клавиша Spice) для анализа переменных на выходах S1 и S2.
- Активизировать логический преобразователь двойным щелчком левой мыши, выбрать верхнюю команду на его панели.
- Записать таблицу истинности в отчет и проанализировать результаты для двух положений переключателя .
7.2 Изучить синтез логических устройств с помощью логического преобразователя
-
Поместить логический преобразователь на рабочий стол программы EWB, открыть его лицевую панель, изображенную на рисунке 2.
Рисунок 2 – Лицевая панель логического
преобразователя
Активизировать курсором две клеммы – кнопки, например A, B. Внести изменения в правом столбце OUT, например 1010. Выполнить команду синтеза логической функции (вторая сверху), в нижней строке появится выражение логической функции, записать в отчет.
Минимизировать функцию - третья команда сверху и синтезировать схему (пятая сверху). Результат нанести в отчет.
- Синтезировать логическую схему с тремя входами, если на выходе сигналы 10001001. Таблицу истинности и схему зарисовать в отчете.
7.3. Исследовать работу универсального триггера
- Собрать схему для исследования работы триггера JK - типа, приведенную на рисунке 3. Зарисовать условное обозначение триггера и подписать назначение всех выводов.
Назначение выводов:
S, R – статические входы установки триггера в 1 и 0 соответственно,
J, K – динамические входы для установки триггера в 1 и 0 соответственно,
C – вход синхронизации с переключением по фронту синхросигнала,
Выводы справа – вверху прямой выход, внизу – инверсный выход.
При подаче на входы J, K логической 1 триггер переключается в противоположное состояние, т.е. превращается в триггер счетного типа.
Рисунок 3 – Схема исследования
работы JK – триггера
- Генератор цифровых слов формирует запрограммированную импульсную последовательность, записанную в файле Код задания 2.dp(команды Pattern – Open – Accept …показать путь к лаб_раб_ЭВМ_3)
- Включить схему, активизировать логический анализатор и изучить работу схемы, меняя положение переключателей. Какие уровни на входах установки разрешают работу триггера?
Зарисовать временные диаграммы для различных положений переключателей.
- Зарисовать условное обозначение триггера и подписать назначение всех выводов.
Генератор цифрового слова дополнительно формирует сигнал синхронизации, поступающий на входы C1 всех триггеров. Переключателем подключают осциллограф к выходу последнего каскада, увеличивающего задержку.
- Включить схему, зарисовать в отчете временные диаграммы входного и выходных сигналов, используя переключатель (клавиша Space).
Рисунок 4 –Схема для изучения работы схемы задержки сигнала
- Сравнить амплитуды, длительности, периоды сигналов импульсной последовательности. Чем отличаются сигналы? Записать вывод в отчет.
7.5 Изучить схему включения и режимы работы регистра серии 74195
-
Собрать схему включения регистра, приведенную на рисунке 5.1.
Рисунок 5 –Схема исследования регистра с параллельной загрузкой
- Зарисовать условное обозначение регистра и подписать назначение всех выводов.
Интегральная микросхема 74195 представляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр с статическими входами для загрузки чисел в параллельном или последовательном коде.
Для изучения свойств регистра выделить объект, правой клавишей мыши вызвать меню и выбрать Help (Помощь). Возможные значения переменных на входах и выходах приведены в таблице 1. Запишите таблицу 1 в отчет.
Таблица 1 – Режимы работы регистра серии 74195
CLEAR
SHIFT/
LOAD'
CLK
SERIAL
PARALLEL
OUTPUTS
J
K'
A
B
С
D
QA
QB
QC
QD
QD`
X
X
X
X
X
X
X
X
+
X
X
a
b
c
d
a
b
c
d
d`
X
X
X
X
X
X
QA0
QB0
QC0
QD0
Q`D0
+
X
X
X
X
QA0
QA0
QBn
QCn
Q`Cn
+
X
X
X
X
QAn
QBn
QCn
Q`Cn
+
X
X
X
X
QAn
QBn
QCn
Q`Cn
+
X
X
X
X
Q`An
QAn
QBn
QCn
Q`Cn
CLR` (Clear) – вход установки в начальное состояние (сброс), активный уровень 0
- Изучить режим параллельной загрузки регистра, установив переключатели в соответствии с таблицей 1.
Генератор цифровых слов циклически формирует 16 различных сигналов в 16- ричном коде от 0h до Fh. Выходное состояние регистра контролируется индикаторами, QD –старший разряд, а QA –младший разряд. Более темный индикатор соответствует 1. Записать результаты в отчет в виде таблицы 2.
Таблица 2
16-ричный код входного сигнала
Двоичный код сигнала на выходе
0 h
1 h
…
F h
- Изучить режим последовательной загрузки регистра.
Загрузить схему в соответствии с рисунком 5.2, переключателями задать режим работы.
Рисунок 6 – Принципиальная схема включения
регистра с последовательной загрузкой
Обратить внимание на измененную настройку генератора цифрового слова, формирующего двенадцать однобитных слова. Записать входные и выходные сигналы в отчете в таблицу 3.
Таблица 3
Вход
Выход
Вход
Выход
Вход
Выход
0 0 0 1
7.6. Изучить схему включения и режимы работы счетчика серии 7493
-
Собрать схему включения счетчика, приведенную на рисунке 7.
Рисунок 7 – Схема изучения режимов работы счетчика
- Зарисовать условное обозначение счетчика и подписать назначение всех выводов (воспользоваться Help).
- Изучить принцип действия счетчика, результаты записать в таблицу 4.