41849

Основные характеристики и испытание интегрального цифрового компаратора

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для построения компаратора только на элементах ИНЕ запишем её в другой форме воспользовавшись формулой де Моргана Схема реализующая это выражение приведена на рис. Если необходимо чтобы при равенстве кодов на выходе компаратора была логическая 1 то к выходу схемы рис.ms10 или собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания цифрового компаратора рис.

Русский

2013-10-25

195.54 KB

22 чел.

Лабораторная работа 11

Тема работы:цифровой компаратор

Цель работы: ознакомление с основными характеристиками и испытание интегрального цифрового компаратора.

Теоретические сведения

Цифровой компаратор предназначен для сравнения двух многоразрядных двоичных чисел. В простейшем случае требуется лишь установить факт равенства бинарных чисел А и В одинаковой разрядности. При п-разрядных числах компаратор состоит из п сумматоров по модулю 2, выходы которых подключены к элементу ИЛИ. Только при совпадении значений всех разрядов чиселА и В на выходах всех сумматоров будет 0. Если же числа отличаются хотя бы в одном разряде, то на выходе соответствующего сумматора и, следовательно, на общем выходе будет 1.

Операция поразрядного сравнения заключается в выработке признака равенства (равнозначности) или неравенства (неравнозначности) двух сравниваемых двоичных чисел. Два числа равны при равенстве цифр в одноименных разрядах: аi = bi, где аi– цифра вi-м разряде одного числа, bi – цифра вi-м разряде другого числа. Равенство аi = bi имеет место при        аi = 1,bi = 1 или при аi = 0,bi = 0. Поэтому логическая функция, выражающая это равенство, равна единице, если единице равно произведение этих цифр или произведение их инверсных значений, т. е.

,

а логическая функция, описывающая компаратор для п-разрядных чисел, имеет вид

.

Для построения компаратора только на элементах И-НЕ запишем её в другой форме, воспользовавшись формулой  де Моргана,

Схема, реализующая это выражение, приведена на рис. 11.1, а.

Если необходимо, чтобы при равенстве кодов на выходе компаратора была логическая 1, то к выходу схемы (рис. 11.1) следует присоединить инвертор.

&

&

а1

у

b1

&

&

&

&

&

&

&

&

&

an

bn

&

Рис. 11.1

у

Ход работы  и указанияк его выполнению

Задание 1. Запуститьсреду МS10.  Открыть файл 11.2.ms10 или собрать на рабочем поле среды MS10 схему для испытания цифрового компаратора (рис. 11.2) и установить в диалоговых окнах компонентов их параметры или режимы работы. Скопировать схему (рис. 11.2) на страницу отчёта.

Цифровой 4-разрядный компаратор Comp4 (рис. 11.2) выполняет сравнение четырёх старших разрядов 8-разрядных бинарных чисел А и В с учётом результатов сравнения младших разрядов, подаваемых на входы AGTB    (A>B), AEQT(A = B) и ALTB (А <B)  с соответствующих выводов первой микросхемы компаратора. На входы А3, А2, А1, А0 и В3, В2, В1, В0 микросхемы Comp4 поступают с генератора слова XWG1 сигналы четырёх старших разрядов чисел А и В.

Сигналы сравнения 8-разрядных чисел с определением их равенства А = = В или неравенства А>B, A<B  подаются на выходы OAGTB(A>B), OAEQT (A = B) и OALTB (А <B). К этим выходам  подключены входы логического анализатора XLA1 и логические пробники X1, X2 и X3.  

Рис. 11.2

При сравнении многоразрядных двоичных чисел используется следующий алгоритм. Сначала сравниваются значения старших разрядов. Если они различны, то эти разряды и определяют результат сравнения. Если они равны, то необходимо сравнить следующие за ними младшие разряды и т. д.

Компаратор 74HC85AN_4V реализует указанный алгоритм: соответствующие логические функции приведены в таблице истинности (табл. 11.1), выводимой на экран дисплея после выделения изображения компаратора на схеме (рис. 11.2) и нажатия клавиши помощи F1 клавиатуры.

                                                                                                            Т а б л и ц а  11.1

Задание 2. Получить временные диаграммы входных и выходных сигналов на экране анализатора XLA1 при пошаговой подаче на входы компаратора сигналов с выходов генератора слова XWG1 (fг = 500 кГц).

Для этого:

щёлкнуть мышью на изображении генератора XWG1 (см. рис. 11.2) и записать в его первые ячейки памяти 10 произвольных (или заданных преподавателем) 11-разрядных кодовых последовательностей, причём в первые четыре разряда записать (справа налево) значения (1 или 0) числаА, т. е.А3А2А1А0, в следующие три разряда – трёхразрядные двоичные числа     (A>B, A = B и А<B с одним высоким уровнем, равным 1, остальные 0) с выходов предыдущей микросхемы сравнения и, наконец, в последние четыре разряда  значения В3В2В1В0 числаВ;

щёлкнуть мышью на изображении логического анализатора XLA1 и установить в его окне частоту fа= 10 МГц таймера, уровень высокого напряжении Um = 4 В и число импульсов таймера, приходящихся на одно деление, Clocks/div = 20;

запустить программу моделирования компаратора;

последовательно щёлкая мышью на кнопке Step генератора XWG1, получить временные диаграммы входных и выходных сигналов на экране анализатора XLA1.

Рис. 11.3

В качестве примера на рис. 11.3 показано содержание запрограммированных ячеек памяти генератора бинарного словаXWG1,а на рис. 11.4 – временные диаграммы входных и выходных (Y>, Y= и Y<) сигналов, характеризующих работу компаратора.

Только при равенстве всех разрядов двоичных чисел, в том числе четырёх младших разрядов (при коде 010 с предыдущей микросхемы) и четырёх старших разрядов: А = В = 1010 (см. шаг 1 на рис.11.4); А = В = 0101 (шаг 5) иА = В = 1111 (шаг 8) на выходе Y= компаратора формируются логические единицы. На втором шаге при A = B = 1010 выходной сигналY> = 1, так как на компаратор подан код 001 с предыдущей микросхемы, а на третьем шагевыходной сигналY< = 1, так как подан код 100. При равенстве четырёх младших разрядов (код 010) на четвёртом шаге Y> = 1, так как число A = 1110 больше  числа B = 1100, а на пятом  сигнал Y< = 1, так как число    

Рис. 11.4

A = 0101 меньше числа B = 0111, и т. д.

Задание 3. Скопировать на страницу отчёта диалоговое окно генератора XWG1 и окно анализатора XLA1 с временными диаграммами входных и выходных сигналов.

Руководствуясь таблицей истинности (см. табл. 11.1), дать пояснения  результатам сравнения двух бинарных чисел для всех записанных в ячейки памяти генератора XWG1 комбинаций бинарных последовательностей.

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Изображение электрической схемы для испытания цифрового компаратора.

3. Копии диалогового окна генератора слова XWG1 с записанными комбинациями двоичных последовательностей в его ячейки памяти и окно логического анализатора XLA1 с временными диаграммами входных и выходных сигналов исследуемого компаратора.

4. Выводы по работе.

318


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50070. Изучение сложения колебаний 145 KB
  Изучение сложения колебаний Цель: экспериментально исследовать явления происходящие при сложении колебаний. Сложение сонаправленных колебаний Рассмотрим два гармонических колебания совершаемые в одном направлении. Как видно из рисунка амплитуда результирующего колебания может быть легко найдена по теореме косинусов 1 а начальная фаза определяется соотношением 2 Картина колебаний является неизменной если их амплитуда не изменяется со временем. Из 1 видно что это возможно только в случае если частоты складываемых...
50071. Изготовление модели значка выпускника ИИС 78.5 KB
  В дальнейшем раскрывая это окно можно будет контролировать такие свойства создаваемых объектов как абрис заливка и пр. Вызовите свиток Outline Абрис с панели инструментов или через меню View Вид установите в нем толщину линии 0508 мм. Проконтролируйте единицу измерения толщины линии вызвав в свитке Outline Абрис окно Edit Изменить. Примените к малому ромбу абрис Deep Yellow толщиной 0254 мм и заливку цветом Bby blue.
50072. Определение момента инерции махового колеса методом колебаний 163 KB
  Момент инерции тела I относительно некоторой оси является мерой инертности тела при вращении его вокруг этой оси. Для материальной точки момент инерции равен произведению ее массы на квадрат расстояния до оси вращения...
50073. Измерение диэлектрической проницаемости твердых материалов 663 KB
  Цель работы: Определение электрической ёмкости конденсатора. Выявление взаимосвязи электрической постоянной и напряжения электрической постоянной и расстояния между обкладками конденсатора. Основные законы явления и физические величины изучаемые в работе: Уравнение Гаусса условие потенциальности поля электрическая постоянная ёмкость плоского конденсатора реальные заряды нескомпенсированные заряды электрическое смещение диэлектрическая поляризация диэлектрическая проницаемость. Если на обкладки конденсатора подано...
50074. Визначення роботи виходу електронів з металу за допомогою явища термоелектронної емісії 74 KB
  Мета роботи: дослідження явища термоелектронної емісії та визначення роботи виходу електронів з вольфраму. Розвязавши цю систему рівнянь визначимо роботу виходу А = 4. визначити роботу виходу електрона з металу вольфраму.
50075. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРНОГО РАСТВОРА САХАРИМЕТРОМ 126.5 KB
  К оптически активным веществам относятся некоторые кристаллы и растворы например кварц и раствор сахара в дистиллированной воде. Целью лабораторной работы является определение величины удельного вращения ρ для раствора сахара для чего используется эталонный раствор а также определение концентрации сахара в некотором исследуемом растворе. Описание установки Концентрация раствора сахара определяется прибором который называется сахариметром. Его основными частями являются поляризатор и анализатор между которыми помещается трубка с...
50076. ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАСЧЕТ ПЕРВИЧНЫХ СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ 376 KB
  В качестве первичных средств пожаротушения применяют воду песок асбестовое или войлочное полотно огнетушители. Огнетушители надежное средство при тушении загораний до прибытия пожарных подразделений. Воздушно-пенные огнетушители В качестве веществ для получения воздушно-механической пены широко используют различные пенообразователи поверхностно-активные вещества и смачиватели.
50077. ДИСПЕРСИЯ ПРИЗМЫ 304 KB
  Дисперсией света называются явления обусловленные зависимостью показателя преломления от частоты или длины волны излучения: 1 Один из важнейших выводов электромагнитной теории света Максвелла состоит в том что показатель преломления электромагнитных волн равен в системе СГСэ: 2 Здесь ε и μ диэлектрическая и магнитная проницаемости среды постоянные которые в первоначальной теории полагались не зависящими от частоты падающего света. Для того чтобы получить соотношение связывающее показатель преломления с длиной волны необходимо...
50078. Техніка ведення мяча 22.5 KB
  Техніка ведення мяча. Ведення мяча здійснюється за допомогою переміщень у процесі яких застосовується біг іноді ходьба. Ведення зовнішньою частиною підйому виконується несильними ударами в нижню частину мяча з метою надати йому зворотного руху щоб він сильно не віддалявся від гравця. При веденні внутрішньою частиною підйому футболіст спрямовує мяч перед собою носок ноги перед доторком до мяча трохи відводиться назовні.