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

17 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

80023. Разработка ультразвукового измерителя дальности 3.03 MB
  Для экспериментальной проверки предложенных решений была собрана плата основного модуля и установлена в выбранный ранее корпус. На корпусе были смонтированы разъём питания, подключения линии CAN и один разъём для подключения комплекта излучатель-приёмник.
80027. Сравнение регуляторов LQR и MPC с наблюдателем высокого порядка 1.24 MB
  Чтобы понять как все происходит внутри колонны требуется рассмотреть некоторые тонкости. Первый элемент который необходим для работы колонны это сырьевой насос перекачивающий сырую нефть из складского резервуара в систему. Внутри ректификационной колонны находится набор тарелок в которых проделаны...
80029. Оценка доходности и ликвидности в ВТБ 24 1.21 MB
  Основная цель деятельности коммерческого банка -– получение максимальной прибыли при обеспечении устойчивого длительного функционирования и прочной позиции на рынке. Поэтому прибыли и факторы влияющие на ее динамику занимает одно из центральных мест в анализе деятельности коммерческого банка.
80031. Исследование уровня жизни граждан и его реализации в сфере социального обеспечения 300 KB
  Однако не исключено, что при неразумной государственной политике грядущим поколениям России достанется дряхлеющее в борьбе с центробежными тенденциями и переворотами государство, расколотое и разлагающееся под бременем бедности и нищеты общество, больное и полуграмотное по стандартам...