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

78016. Общая характеристика порошковой металлургии и свойства порошков 136.5 KB
  С увеличением связности частиц увеличиваются затраты на формирование изделий но уменьшается вероятность взаимодействий материала с внешней средой и затраты на его защиту. Порошок являющийся исходным материалом для ПМ в этом отношении занимает промежуточное положение между...
78017. Псоріаз 66.5 KB
  Властиве псоріазу шелушіння пояснює його інша назва - лускатий лишай. Описані випадки вродженого псоріазу. З ремісіями в кілька місяців або років захворювання тягнеться до кінця життя загострюючись частіше в осіннєзимовий період зимова форма псоріазу рідше...
78018. Рахитоподобные болезни 96.5 KB
  Развитие его связывают с первичным нарушением процессов всасывания кальция и фосфора в кишечнике; с первичным дефектом транспорта неорганических фосфатов в почках и повышением чувствительности эпителия канальцев почек к действию паратгормона...
78019. Комплексная переработка птицы 272 KB
  Птицеперерабатывающая промышленность является одной из крупнейших отраслей пищевой промышленности, она призвана обеспечивать население страны пищевыми продуктами, являющимися основным источником белков.
78021. Черные дыры и время. Бездонные пропасти вселенной 123.5 KB
  Все чёрные дыры притягивают газ из окружающего пространства, и вначале он собирается в диск возле нее. От столкновений частиц газ разогревается, теряет энергию, скорость и начинает по спирали приближаться к черной дыре. Газ, нагретый до нескольких миллионов градусов, образует вихрь, имеющий форму воронки.
78022. Защитные формы альтруизма 82 KB
  В нашей работе мы рассмотрим взгляды различных авторов на так называемые защитные формы альтруизма. Вообще, альтруизм можно определить как поведение, направленное на другое лицо или социальное объединение, и не связанное с какими-либо внешними наградами и поощрениями.
78023. ОТРАЖЕНИЕ ПРОЦЕССОВ РЕЧЕМЫСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА РАЗНЫХ ЯЗЫКОВЫХ УРОВНЯХ В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МОЗГА 3.09 MB
  Исследование реорганизации пространственных когерентных отношений колебаний биопотенциалов мозга протекающих в основных частотных диапазонах ЭЭГ при выполнении испытуемыми заданий связанных с анализом...
78024. Течение и прогноз доброкачественных и злокачественных новообразований органов женской репродуктивной системы на фоне коморбидных состояний 523.5 KB
  Это приводит к тому что женщины обращаются к терапевтам кардиологам неврологам которые как правило считают имеющиеся у пациентов симптомы проявлениями соматического заболевания или возрастной инволюции и не испытывают при этом должной онкологической настороженности.