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

3466. Визначення моменту інерції крутильного маятника 217 KB
  Визначення моменту інерції крутильного маятника Мета роботи: Визначити момент інерції крутильного маятника. Прилади та обладнання: Крутильний маятник, секундомір, штангенциркуль, металеві диски. Опис вимірювального пристрою...
3467. Звенья тела как рычаги и маятники 14.31 KB
  Звенья тела как рычаги и маятники Разбиение тела человека на звенья позволяет представить эти звенья как механические рычаги и маятники, потому что все эти звенья имеют точки соединения, которые можно рассматривать либо как точки опоры (для рычага)...
3468. Законы сохранения импульса и момента импульса – баллистический маятник 19.52 KB
  Законы сохранения импульса и момента импульса – баллистический маятник Закон сохранения импульса – баллистический маятник Используя математический баллистический маятник определяют скорость снаряда пушки и сравнивают с результатами измерен...
3469. Основы МКТ 20.42 KB
  Основы МКТ Основные положения МКТ. Все тела состоят из частиц: молекул, атомов, ионов и т.д. Частицы вещества хаотически движутся. Частицы взаимодействуют между собой. Характер взаимодействия зависит от расстояния между молекулами. Идеальный газ. Ид...
3470. Исследования оптического квантового генератора (лазера) 48 KB
  Исследования оптического квантового генератора (лазера). Изучения принципа работы и устройства квантового генератора (ОКГ). Освоения электроскопического метода определения состава возбужденной среды. Измерения параметров и характеристик вынужденного...
3471. Система воспитательного процесса 39.47 KB
  Система воспитательного процесса, Структура и система воспитательного процесса. Закономерности и принципы процесса воспитания Цели и задачи воспитания Содержание воспитания Основные понятия: система, структура процесса воспита...
3472. Коррекция детских страхов у детей дошкольного возраста 93.93 KB
  Введение В ситуации социальной нестабильности на современного ребенка обрушивается множество неблагоприятных факторов, способных не только затормозить развитие потенциальных возможностей личности, но и повернуть процесс ее развития вспять. Поэтому б...
3473. Ботаніка як наука про рослини і їх клітинну будову 157.01 KB
  Вступ. Визначення ботаніки як науки про рослини. 2.Основні розділи ботаніки: - морфологія - анатомія рослин - цитологія - фізіологія рослин - систематика рослин - екологія рослин - геогра...