99675

Синтез и исследование схем комбинационной логики (дешифраторы)

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Синтез схем комбинационной логики на основе базовых логических элементов. Основные понятия о комбинационной логике,дешифраторы (DC), схемы и применение, работа DC в качестве демультиплексора (DMX)...

Русский

2016-10-06

2.29 MB

0 чел.

Лабораторная работа  №6

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СХЕМ КОМБИНАЦИОННОЙ ЛОГИКИ (ДЕШИФРАТОРЫ).

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Синтез схем комбинационной логики на основе базовых логических элементов.

2. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ.

2.1. Изучить следующие вопросы курса:

  • основные понятия о комбинационной логике,
  • дешифраторы (DC), схемы и применение,
  • работа DC в качестве демультиплексора (DMX),

3. ЗАДАНИЕ НА РАБОТУ В ЛАБОРАТОРИИ.

Предварительное задание к работе.

Бланк отчета, представляемыйперед началом работы(!!!),  должен содержать четыре схемы, предназначенные для сборки (с учетом варианта):

  • DC "24" с логикой на разрешающем входе,
  • DC "38", собранный из двух DC 2 4,
  • обозначение DC:  "число адресных входов число выходов".

Схема DC "24" должны быть приведена с использованием УГО базовых элементов: И-НЕ, инвертор и т.п.  Не использовать графические изображения на схемах EWB – они нестандартные.

Схема DC "38" должна быть приведена на уровне УГО исходных DC  "24" и УГО DC "38", без раскрытия внутренних элементов типа И-НЕ.

3.1. Исследование работы DC.

3.1.1.Синтез схемы DC 24.

Открыть файлDC.ewb. В этом файле нет ничего, кроме счетчика с генератором, которые будут управлять адресными входами А0, А1. Создать схемуDC в соответствии с вариантом -ПРИЛОЖЕНИЕ 6.1. При создании схемыDC использовать:

  • логические элементы – палитра Logic Gates (Рис.6.1),
  • при необходимости увеличения числа входов использовать в окне "Свойства" закладку "Количество входов",
  • контактные точки – палитра Basic,
  • ключи, генераторы, "+5В" -  то же, что "1",  "Земля" то же, что "0" – палитра Sources,
  • клавиша управления ключом – СвойстваValue,
  • индикаторы – палитра Indicators (там же, где pA и pV).

Рис.6.1. Палитра базовых компонентов для синтеза цифровых схем.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для того, чтобы избежать проблем чисто "графического" характера, расставляйте элементы на достаточном расстоянии друг от друга.

2. От всех входов и выходовDC создайте достаточно длинные линии с контактными точками на конце (точки в палитреBasic).

3. Используйте названия контактных точек, как это показано на Рис.6.2. Название задается в контекстном менюComponentpropertiesLabel. Для обозначения инверсии используйте знак # - например,Q1#.

4. В результате должна получиться схема, аналогичная показанной на Рис.6.2. СамDC выделен условной рамкой.

5. Тип элементовDC и логика на входах разрешения зависят от варианта.

Рис.6.2. Дешифратор "24" и схема его проверки.

ВНИМАНИЕ!!!

1. Не копируйте слепо графику схемыDC со схемы на Рис.6.2. В ней возможны даже ошибки (специальные, контрольные!!!) при создании кодовых комбинаций на входах И-НЕ, а логика разрешения на входе вообще зависит от варианта:

правильная адресная комбинация на входах – это когда двоичный код  совпадает с номером выхода,

правильная логика разрешения – это когда при значениях Е1, Е0 по варианту вход разрешения "не мешает" работе адресных входов

Генератор и счетчик подключать как показано на Рис.6.1.

2. Результаты работы схем п.3.1.2, пп.3.1.3, пп.3.2.2÷пп.3.2.4обязательно фиксировать у преподавателя  - подпись в Таблице 6.2 бланка отчета.

3.1.2. Визуальная проверка работыDC 24.

Если "потеряли" счетчик:

  • панель инструментов –Digital,
  • в нижнем ряду панелиDigitalCNT (Counters) – перетащить на поле,
  • выбратьверхнююстроку Generic 4-bit Binary Counter.

На Рис.6.2. приведен дешифратор, имеющий уровень разрешения "1" на всех входах ипрямые выходы. В каждом варианте уровни разрешения ивизуальное представлениеправильной работы  будет выглядеть по-своему.

Установить на входах Е1, Е0разрешающие  уровни. Частота тактового генератора (1÷5)Гц,  амплитуда 5B,DutyCycle – 50% (доля "1" в периоде).

Включить схему. Описать, как выглядит работаDC, в т.ч. при различном положении ключей, задающих уровни навходы разрешения.

3.1.3. Визуальная проверка работы DC 24 в качестве DMX.

Преобразовать схему на Рис.6.2 для получения DMX; можно создать для этого новую схему с использованиемFileSaveAs новое название (DC-DMX):

  • установить на входах Е0 разрешающий уровень,
  • ключ для Е1 отключить от схемы, можно даже удалить,
  • добавить или скопировать (Ctrl-CCtrl-V) новый генератор (сигнальный),
  • подключить сигнальный генератор к входу Е1,
  • частоты генераторов: тактовый – 0.5Гц, сигнальный – (5÷10)Гц.

Включить схему. Описать, как выглядит работаDC-DMX, в т.ч. при различном положении ключа, задающего уровень на вход разрешения Е0.

3.1.4. Создание модуля DC 24.

Создать модуль DC, с именем, например,DC2-4,(можно произвольное название):

  • выделить все элементы, оставив контактные точки за пределами выделения,
  • рамка выделения показана на Рис.6.2, выделенные элементы –красные, контактные точки должны остатьсячерными,
  • нажатьCtrl-B,
  • ввести название модуля и выбрать опцию "Заместить в схеме",
  • после нажатия появится картинка, показанная на Рис.6.3а, а после закрытия окна модуля – на Рис.6.3b.

Рис.6.3. Окно EWB (а - после создания модуля,b – после закрытия окна модуля).

Файл с модулем обязательно сохранить, т.к. его внутреннийcash всегда будет содержать данный модуль. Вызов модуля, как элемента схемы в любом количестве:

  • кнопкаFavorites  - крайняя левая кнопка в панели компонентов,
  • вытаскивание на рабочий стол элементаSub,
  • выбор названия иAccept.

!!! В новых вызываемых модулях уже не будет никаких обозначений, только очень короткие выводы; при наведении на них курсора появляются контактные точки.

3.2. Наращивание разрядности DC от 24 до 38.

3.2.1. СозданиеDВ 38 из двух модулейDC 24.

Вызвать в схему новый модульDC2-4 и поместить его ниже существующего.

К выходам нового модуля подключить индикаторы и создать контактные точки с наименованиямиQQ4. В скобках после каждого имени указать, какой номер будет иметь данный вывод в общемDC 38, например,Q3(Q7).

  • входы A0, A1 нового модуля  - в те же точки, что у  существующего,
  • вход Е0 использовать для расширения разрядности – создания входа A2,
  • вход Е1 оставить в качестве входа разрешения с ключом "0"/"1",
  • полученный вход A2 подключить к выходу D счетчика,
  • вывести индикаторы состояний адресных входов с именами (A2÷A0).

Должна получиться схема, показанная на Рис.6.4.

Рис.6.4. Схема проверки работы DC 38.

А вот у этой схемы графику можно повторять за возможным исключением. Положение инвертора в совокупности с разрешающим уровнем Е0 (по варианту) должно обеспечитьмладшие номера уверхнего модуля.

3.2.2. Визуальная проверка работыDC 38.

Установить на входе Е1 разрешающий уровень. Частота тактового генератора – удобная для визуального восприятия.

Включить схему. Описать, как выглядит работаDC, в т.ч. при различном уровне на входе разрешения. Занести в Таблицу 6.1 значения соответствия состояния адресных входов и № активного выхода. Это можно сделать из теоретических соображений или по экспериментальным данным.

Для эксперимента установить частоту тактового генератора ~0.1Гц; это позволит фиксировать отдельные состояния счетчика.

Таблица 6.1

A2

A1

A0

Число

№ выхода"24"

№ выхода "38"

3.2.3. Визуальная проверка работы DC 38 в качестве DMX.

Провести действия, полностью аналогичные пп.3.1.3.

3.2.4. Схема управления светодиодами на основе DC 38.

Удалить счетчик, оставить в схеме один генератор. На вход Е1 подать разрешающий уровень.  Создать схему, поочередно включающую (или выключающую в зависимостиот варианта)только два светодиода с частотой тактового генератора. Номера поочередно подключаемых выходов согласно варианту –ПРИЛОЖЕНИЕ 6.1.

!!! В отчете обязательно должно быть краткое обоснование выбора схемы управления. Пример для схемы, в которой должны поочередно загораться светодиоды на выходахQ0 иQ7:

  • адресный код для активацииQ0  000,
  • адресный код для активацииQ7 – 111,
  • на все входы А2 ÷ А0 подается одинаковый уровень, т.е. их можно объединить,
  • уровень (код) периодически изменяется на противоположный.

Вывод: Адресные входы объединяются, и на них подается сигнал генератора.

Этого варианта не будет ни у кого!!!

Таблица 6.2 Отметки от работе схем.

пп.

Схема

Выполнение

3.1.2

DC 2à4

3.1.3

DC-DMX 2à4

3.2.2

DC 3à8

3.2.3

DC-DMX 3à8

3.2.4

Управление СД+обоснование

ПРИЛОЖЕНИЕ 6.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Е1

"0"

"0"

"1"

"1"

"1"

"1"

"0"

"0"

"0"

"0"

Е0

"0"

"1"

"0"

"1"

"1"

"0"

"1"

"0"

"0"

"1"

Выход

пп.3.2.5.

Q1,Q4

Q3,Q7

Q0,Q3

Q2,Q6

Q4,Q5

Q3,Q5

Q0,Q2

Q5,Q7

Q2,Q4

Q1,Q6

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Е1

"1"

"1"

"1"

"0"

"1"

"0"

"0"

"0"

"1"

"1"

Е0

"0"

"1"

"1"

"1"

"0"

"0"

"0"

"1"

"0"

"1"

Выход

пп.3.2.5.

Q0,Q6

Q4,Q7

Q1,Q3

Q0,Q4

Q5,Q6

Q2,Q7

Q1,Q5

Q4,Q6

Q2,Q7

Q0,Q5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22831. ДВОПРОВІДНА ЛІНІЯ 95.5 KB
  В таких системах активний опір ємність і індуктивність розподілені рівномірно вздовж лінії. Як правило в двопровідних лініях умова квазістаціонарності виконується щодо відстані між провідниками а сила струму I лінійна густина заряду q і напруга між провідниками U суттєво змінюються вздовж лінії. Застосовуючи до нескінченно малої ділянки двопровідної лінії закон збереження електричного заряду і електромагнітної Індукції нехтуючи активним опором провідників можна отримати такі співвідношення: 1 2 Тут L С ...
22832. Ефект Пельтьє 70.5 KB
  Ефект Пельтьє. Дійсно експериментально така закономірність відома як ефект Пельтьє спостерігається. Встановлено що при проходженні електричного струму через контакт двох провідників напівпровідників виділяється чи поглинається в залежності від напрямку струму деяка кількість теплоти Qn пропорційна величині струму I та часу його протікання t: Qn=It 1 де  коефіцієнт Пельтьє. Ефект Пельтьє тим значніший чим більше відрізняються положення рівнів Фермі у напівпровідниках.
22833. РОЗШИРЕННЯ ШКАЛИ МІКРОАМПЕРМЕГРА ТА ВОЛЬТМЕТРА 73 KB
  Сила струму I обчислюється за формулою: 1 де Ca ціна поділки шкали мікроамперметра в амперах на поділку А под n відхилення стрілки у поділках шкали. Ціну поділки шкали мікроамперметра в одиницях напруги Cu можна обчислити за відомим внутрішнім опором мікроамперметра Rr та ціною поділки в одиницях сили струму Ca за формулою Cu=CaRr 2 При використанні мікроамперметра необхідно звертати увагу на такі характеристики як верхня та нижня межі значень вимірювання величин...
22834. РЕОСТАТ І ПОДІЛЬНИК НАПРУГИ 139.5 KB
  РЕОСТАТ І ПОДІЛЬНИК НАПРУГИ Реостат і подільник напруги це прилади що застосовуються для регулювання сили струму і напруги в електричних схемах. Спад напруги на опорінавантаженні а на реостаті напруга на опорінавантаженні змінюватиметься від до . Подільником напруги може правити реостат з трьома клемами який підключається до електричного кола так як зображено на мал. Переміщуючи точку вздовж подільника напруги можна одержати будьяку напругу від до 0.
22835. МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ 232 KB
  МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ В ЕЛЕКТРИЧНИХ ВИМІРЮВАННЯХ Вимірювання електрорушійної сили джерела струму методом компенсації. джерела струму дорівнює різниці потенціалів на полюсах розімкненого елемента. Вимірювання термоелектрорушійної сили диференціальної термопари за допомогою потенціометра постійного струму. Принцип роботи потенціометра постійного струму такий.
22836. ЗАЛЕЖНІСТЬ ОПОРІВ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ 76 KB
  ЗАЛЕЖНІСТЬ ОПОРІВ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ При підвищенні температури металу його опір електричному струму зростає. Температурний коефіцієнт характеризує відносну зміну опору при зміні температури на один градус:. 1 Величина не є постійною вона залежить від температури. Для багатьох металів ця залежність може бути описана таким виразом: 2 де опір при температурі опір при температурі яку прийнято за точку початку відліку температури; постійні величини які залежать від роду металу і вони...
22837. ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИХ ПОЛІВ 208 KB
  ВИВЧЕННЯ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИХ ПОЛІВ Електростатичні поля описуються за допомогою скалярної величини потенціалу або векторною величиною напруженістю електричного поля де радіусвектор точки в якій поле вивчається. Аналітичний розрахунок цих величин в довільній точці поля можна провести як правило лише для найпростішого просторового розподілу електричних зарядів. Електростатичні поля складної форми зручніше досліджувати експериментально. Вектори напруженості поля завжди перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь.
22838. Процеси в електричному колі змінного струму 123.5 KB
  Фаза струму через індуктивність менша на від фази прикладеної напруги а фаза струму через ємність випереджає фазу прикладеної напруги на . Розрахунок кіл змінного струму базується на законах Кірхгофа для кіл змінного струму. Довільна ділянка кола змінного струму може бути представлена комбінацією активного опору індуктивності та ємності.
22839. Спад напруги на реактивних опорах 57.5 KB
  Амплітуда спаду напруги на реактивному опорі визначається частотою коливань  а також величинами опорів C та R чи L. Якщо позначити амплітуду напруги що подається на вхід схеми мал.15 то спад напруги на ємності Амплітудне значення спаду напруги індуктивності де активний опір котушок індуктивності.