73815

Проектирование простейших цифровых электронных схем

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Проектирование простейших логических схем Протестируем функцию в статическом режиме с подключением на входах и выходах светодиодов. Элемент Шеффера представляет собой полный базис и выполняет функцию ИНЕ. Схемы реализующие функцию при помощи элементов Шеффера. Элемент Вебба представляет собой полный базис и выполняет функцию ИЛИНЕ.

Русский

2014-12-20

390.5 KB

3 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ  БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерных технологий и систем

Кафедра ЭВМ

 

 

 

ПАНАРАД СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВМИС

Проектирование простейших цифровых

электронных схем

Отчёт по лабораторной работе №2

(вариант 17)

студента 3 курса 221902 группы

 

Преподаватель

  

Воронов Александр Анатольевич,

доцент кафедры ЭВМ

 

Минск 2014

Задание 1

Моделирование автогенератора на логических элементах

Выберем из таблицы 1 схему генератора согласно варианту задания.

Таблица 1

Номер варианта

Задание 1

Задание 2

Задание 3

17

3

16

19

Схема 3

Рис.1. Исследуемая схема.

Развёрнутые осциллограммы представлены на рисунках 2 (а, б):

а)

б)

Рис.2. Осциллограмма сигнала а) с выделенным периодом, б) с выделенной длительностью импульса.

Из рисунков 2 (а) и 2 (б) видно, что амплитуда  сигнала и период  сигнала равны:

;

Зная период найдем частоту сигнала:

Определим скважность по формуле

где - длительность импульса.

Не прямые фронты импульса объясняются тем, что изображение сигнала получено через осциллограф, а не через логический анализатор. И, как известно, любой логический элемент и конденсатор является инертным, то есть не может изменить своё значение мгновенно. Любой сигнал имеет фронты, которые осциллограф может различить и показать. За начало импульса стоит принимать значение времени, когда напряжение начинает возрастать, за конец импульса – когда начинает спадать.

Постоянное периодическое появление импульсов связано с тем, что в логических элементах периодически возникают 0 или 1, которые идут на входы друг друга и образуют на выходах других 1 или 0. Процесс циклически повторяется, из-за чего получается автогенерация импульсов.

Подключим логический анализатор

Рис.3. Осциллограмма сигнала с подключённым логическим анализатором.

Из рисунка 3 видно, что амплитуда  сигнала и период  сигнала равны:

;

Зная период найдём частоту сигнала:

Определим скважность по формуле:

где - длительность импульса.

Задание 2

Проектирование простейших логических схем

  1.  Протестируем функцию  в статическом режиме с подключением на входах и выходах светодиодов.

Таблица истинности для этой функции представлена в таблице 2

Таблица 2

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

  1.  Составление логических схем с использованием двухвходового элемента Шеффера.

Элемент Шеффера представляет собой полный базис и выполняет функцию И-НЕ.

Схемы функции , составленной из элементов Шеффера, представлены на рисунках 3 (а-г).

а) 

б) 

в)

г)

Рис.4. Схемы, реализующие функцию  при помощи элементов Шеффера.

Лампочки показывают значения сигналов на данном участке цепи в данный момент времени. Не горящей лампочке соответствует логический 0, горящей – логическая 1. По полученным результатам видим, что требуемая функция выполняется.

  1.  Составление логических схем с использованием двухвходового элемента Вебба.

Элемент Вебба представляет собой полный базис и выполняет функцию ИЛИ-НЕ.

Схемы функции , составленной из элементов Вебба, представлены на рисунках 6

а)

б)

в)

г)

Рис.5. Схемы, реализующие функцию  при помощи элементов Вебба.

Лампочки показывают значения сигналов на данном участке цепи в данный момент времени. Не горящей лампочке соответствует логический 0, горящей – логическая 1. По полученным результатам видим, что требуемая функция выполняется.

  1.  Протестируем функцию  в динамическом режиме

Таблица истинности для этой функции представлена в таблице 3

Таблица 3

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

  1.  Спроектируем схему в базисе И-НЕ:

Схема функции , составленной из элементов Шеффера, представлена на рисунке 6.

Рис.6. Схема, реализующая функцию  при помощи элементов Шеффера.

Из результатов, показываемых логическим анализатором видно, что схема выполняет требуемую функцию. Также заметна задержка сигнала на выходе. При изменении входной переменной значение выходной функции изменяется не сразу, а через какой-то промежуток времени, это связано с тем, что элементы схемы не могу моментально изменить свои значения, а имеют какой-то время срабатывания.

  1.  Спроектируем схему в базисе ИЛИ-НЕ:

Схема функции , составленной из элементов Вебба, представлена на рисунке 7.

Рис.7. Схема, реализующая функцию  при помощи элементов Вебба.

Из результатов, показываемых логическим анализатором видно, что схема выполняет требуемую функцию. Также из результатов видно, что изменение выходного сигнала отстает от входного. Это связано с тем, что элементы схемы не могут моментально изменить свои состояния, а обладают некоторым временем срабатывания, из-за чего появляется задержка на выходе схемы.

  1.  Протестируем функцию  в динамическом режиме

Таблица истинности для этой функции представлена в таблице 3

Таблица 4

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

  1.  Спроектируем схему в базисе И-НЕ:

Схемы функции , составленной из элементов Шеффера, представлена на рисунке 8.

Рис.8. Схема, реализующая функцию  при помощи элементов Шеффера.

Из результатов, показываемых логическим анализатором видно, что схема выполняет требуемую функцию. Причина задержки выходного сигнала описана выше.

  1.  Спроектируем схему в базисе ИЛИ-НЕ:

Схема функции , составленной из элементов Вебба, представлена на рисунке 9.

Рис.9. Схемы, реализующие функцию  при помощи элементов Вебба.

3.1. Доказательство основных тождеств булевой алгебры

Согласно варианту необходимо доказать следующее тождество:

 - 2 правило де Моргана

Соберём логическую схему для доказательства тождества. Собранная схема с показаниями логического анализатора представлены на рисунке 10.

Рис.10. Схемы для доказательства тождества.

Из показаний логического анализатора видно, что тождество справедливо и выполняется схемой. При любом значении х на выходе схемы получаем единицу. Задержка выходного сигнала в самом начале обусловлена временем срабатывания логических элементов. Исследование проводилось в динамическом режиме.

Вывод: исследовали работу автогенератора. Составили схемы, выполняющие простые логические функции в базисах И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Провели исследования в статическом и динамическом режимах. Доказали одно из тождеств булевой алгебры с помощью логической схемы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

48724. Нахождение операторной передаточной характеристики ARC звена 1.07 MB
  Нахождение операторной передаточной характеристики RC звена ; кОм; Ф; Ом; Ом; т. n=3 Схема ФПНЧ ; ; ; Передаточная функция полиномиального низкочастотного фильтрапрототипа: ; Преобразуем схему ФПНЧ в схему проектируемого фильтра: Ом; Ф Гн; Ф Гн; Ф Гн Расчет передаточной функции проектируемого...
48725. Cложная система с использованием объектно-ориентированного подхода 172.5 KB
  Моделирование поведения стада животных. На территории леса в хаотичном порядке расположены деревья и животные. На одном из краёв леса находится корм для животных. Во время движения на животных действуют два стимула: достижение корма и стремление быть близко друг к другу.
48726. Основы хирургии нарушений венозного и лимфатического кровотока. ЯЗВЫ. СВИЩИ 664 KB
  Заболеваниями венозной и лимфатической систем страдают 35 млн. человек. У 15% из них имеются декомпенсированные формы заболеваний, требующие оперативного лечения. Материальные затраты на лечение этих заболеваний огромны и достигают в промышленно развитых странах
48727. Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятии ОАО «КБ «Вымпел» и оценки эффективности его работы в условиях рыночной экономики 123.96 KB
  Содержанием АФХД является глубокое и всестороннее изучение экономической информации о функционировании анализируемого субъекта хозяйствования с целью принятия оптимальных управленческих решений по обеспечению выполнения производственных программ предприятия, оценки уровня их выполнения, выявления слабых мест и внутрихозяйственных резервов.
48728. Принципы организации производственного процесса 68.92 KB
  Главной задачей, стоящей перед работниками остается своевременное, качественное и полное удовлетворение народного хозяйства и населения в перевозках и повышение экономической эффективности работы отрасли.
48729. Історія України. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК 482.09 KB
  Вивчення історії України має не тільки пізнавальне, а й виховне значення, в якому закладено глибокий гуманістичний зміст. Зокрема, одним із головних завдань викладання вітчизняної історії є виховання у студентської молоді почуття патріотизму, громадянської свідомості, виховання майбутніх спеціалістів, яким належить утверджувати державність України.
48730. Методы локализации неисправностей на аппаратуре СВ и РМ 91 KB
  БИВ блок индикатора вспомогательный. Задана внешнее проявление неисправности на экране ЭЛТ БИВ отсутствует изображение. Отследим тракт прохождения сигнала при выводе цифровой информации на экране БИВ. Наша неисправность выражается как отсутствие изображения на экране БИВ.
48731. Проектирование ОКС №7 на городской телефонной сети с УВС и УИС 788.5 KB
  Рисунок 1 Схемы организации резервного обходного маршрута для направления нормального пучка А→В при пункте назначения F В зависимости от количества возможных маршрутов резервирования для направления нормального пучка А→В возможны варианты: один резервный маршрут. Если резервный маршрут для направления пучка А→В совпадает с нормальным маршрутом из табл. Резервные маршруты совпадают с нормальными маршрутами за исключением одного звена для которого организован резервный маршрут который выбирается из таблицы 11. В данную таблицу вносится...
48732. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АНАЛОГОВО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С USB ВЫХОДОМ 1.37 MB
  Расчет аналоговой части АЦП Расчет цифровой части АЦП Микросхема АЦП Фильтр нижних частот Заключение Библиографический список Введение Аналогоцифровой преобразователь АЦП представляет собой устройство обеспечивающее преобразование аналогового сигнала в цифровой код который передается в микропроцессорную систему.