Методические указания к лабораторным работам “Цифровые функционально-логичекие элементы” (стр. 3 )

Микросхема ИР13 может работать в 4-х различных режимах в зависимости от уровней, подаваемых на входы S1,S0:

На входы S1,S0 можно подавать отрицательный перепад напряжения (спад) только тогда, когда на входе С высоко, иначе может сбиться информация в регистре.

Выполнение работы с регистром ИР13: при отключенном питании (тумблер «Сеть вниз») нужно подключить один из белых проводов к ножке 12, а красный провод к ножке 24, желтый провод к ножке 11 (С). Проверить режим параллельной загрузки входов D на выходы Q по импульсу на входе С (нажать кнопку).

Сбросить все Q в низкое путем подачи низкого (прикосновения белым проводом) на вход R. Задать режим сдвига влево и наблюдать, как высокий уровень продвигается от Q7 до Q0 при нажиме на кнопку, постепенно заполняя весь байт. Подать низко на вход DSL (Data Shift Right) и продолжить сдвиг влево, заполняя низким выходы от Q7 до Q0.

Задать режим сдвига вправо, дать сброс и наблюдать, как высокий уровень продвигается от Q0 до Q7 при нажиме на кнопку, постепенно заполняя весь байт. Подать низко на вход DSR (Data Shift Right) и продолжить сдвиг вправо, заполняя низким выходы от Q0 до Q7.

Задать режим хранения информации и проверить его работу, подавая импульсы С.

Содержание отчета: условное графическое обозначение регистров ИР23 и ИР13; схема, объясняющая третье высокоомное состояние на выходе ИР23, таблица режимов ИР23.

Контрольные вопросы:

1.  Назначение параллельных регистров в ЭВМ.

2.  Более узкое назначение параллельных регистров с тремя состояниями на выходе.

3.  Электрический принцип получения высокоомного состояния на выходе.

4.  Как влияет вход ЕО на состояние выходов ИР23?

5.  Назначение сдвигающего регистра.

6.  Режимы работы ИР13.

7.  Последовательность работы передающего регистра ИР13.

8.  Работа приемного регистра ИР13.

9.  Начертить передающий и приемный регистры ИР13 и линию передачи между ними при сдвиге влево и при сдвиге вправо.

Лабораторная работа №5

Мультиплексор

Принцип работы мультиплексора можно пояснить простой электрической схемой в двух вариантах, приведенной на рис.11. Обе схемы предназначены для передачи информации от источников к приемникам, которые представлены в виде кружков.

Рисунок 11. Принцип работы мультиплексора и демультиплексора.

Источниками информации могут служить, например, датчики или измерительные приборы. Приемниками информации могут быть, например, индикаторы или дисплеи. Самый простой вариант связи между источниками и приемниками – связать попарно отдельной линией каждый источник со своим приемником. Однако этот вариант, показанный слева на рис.11, может потребовать больших затрат при значительном расстоянии передачи. В этом случае и особенно при большом числе источников и приемников может оказаться экономически целесообразным использовать одну линию передачи, подключая ее по очереди то к одной паре источник-приемник, то к другой и т. д. Тогда на передающей стороне потребуется переключатель, называемый «мультиплексором (multiplexer – MS, mux)», а на приемной стороне – «демультиплексором (decoder – DC, demux)». Мультиплексоры и демультиплексоры широко используются в различных электронных устройствах, например, в памяти DDR, DDR2, в многоканальной памяти и т. д.

Питание: +5 В на 16, общий на 8.

Рисунок 12. Мультиплексор КП2.

В данной лабораторной работе исследуется мультиплексор КП2, условное графическое обозначение которого приведено на рис.12. В одном корпусе данной микросхемы имеется два одинаковых мультиплексора на четыре входа: MSA и MSB. К выходу мультиплексоров У подключается один из входов в зависимости от значения сигналов на входах S0, S1. На них можно задать 4 различных значения, которые являются номером подключаемого входа. Для передачи информации на выход нужно ещё разрешить работу мультиплексора низким уровнем на ЕА (Enable A) и ЕВ (Enable B). Если подать на эти входы высоко, то передача информации через мультиплексор прекращается, а на выходе появляется постоянный низкий уровень.

Выполнение работы: при отключенном блоке питания (тумблер «Сеть» - вниз) подключить один из белых проводов к ножке 8, а красный провод – ножке 16. Еще один белый провод подключить к ножке 1, разрешая работу MSA, зеленый провод подключить к выходу этого мультиплексора УА, ножка 7. Аналогично можно исследовать второй мультиплексор MSB. Входы S0, S1 оставить неподключенными, что обеспечит на них высокий уровень. Прерывисто прикасаясь белым или желтым проводом, на которых низко, к одному из входов MSA, определить, с какого из них информация передается на выход 7. Продолжить то же самое, задавая различные уровни на входах S1, S1. Составить таблицу наблюдений и указать индекс при А для MSA (или при В для MSВ).

Проверить действие входа ЕА или ЕВ на выход УА или УВ.

Содержание отчета: условное графическое обозначение КП2, заполненная таблица наблюдений.

Контрольные вопросы:

1.  Назначение мультиплексора.

2.  Формально записать алгоритм работы мультиплексора с помощью простейших математических выражений.

3.  Какое выражение связывает число информационных входов мультиплексора с числом управляющих входов S?

4.  Как действует на выход управляющий вход ЕА (или ЕВ) ?

Лабораторная работа № 6

Дешифратор

Исследуется работа дешифратора на примере микросхемы ИД6, которая является десятичным дешифратором. В целом, дешифратор можно считать частным случаем демультиплексора, показанного на рис. 11, у которого на вход подается постоянный уровень сигнала, как правило, низкий. Дешифратор, например, можно использовать для выбора одного из нескольких регистров ИР23 с тремя состояниями на выходе, который подключается к шине. Для этого каждый из выходов дешифратора соединяется со входом ЕО каждого из регистров ИР23, связанных с шиной. Для указания выхода дешифратора, на который подается низкий уровень, предусмотрены управляющие входы, аналогичные входам S мультиплексора, только они обозначены А, как показано на рис. 13. Дешифратор ИД6 имеет 10 выходов и предназначен для управления десятичным индикатором. К каждой из 10 цифр индикатора подключен определенный выход ИД6. Высвечивается та цифра, на которую подан низкий уровень. Двоичное число, равное высвечиваемой цифре, подается на входы А дешифратора.

Питание: +5 В на 16, общий на 8.

Рисунок 13. Дешифратор ИД6

Для облегчения подачи различных двоичных чисел на вход ИД6 в лабораторной работе используется дополнительно счетчик импульсов ИЕ6, выходы которого соединены со входами ИД6. При подаче импульсов на вход счетчика на его выходе создается натуральный ряд двоичных чисел, соответственно низкий уровень последовательно пробегает по выходам дешифратора. Если импульсы подаются на вход +1 счетчика ИЕ6, то низкий уровень идет по выходам дешифратора ИД6 в направлении возрастания, а если импульсы подаются на вход счетчика -1, то низкий уровень идет по выходам дешифратора ИД6 в направлении убывания.

Выполнение работы: при отключенном блоке питания (тумблер «Сеть» - вниз) подключить один из белых проводов к ножке, находящейся по диагонали от красного провода на микросхеме, а красный провод – с красным проводом микросхемы. Желтый провод подключить ко входу +1 (ножка 5)счетчика импульсов ИЕ6, зеленый провод подключить к ножке 1 ИД6. Нажимать на кнопку до тех пор, пока не погаснет индикатор, что будет означать низко на выходе дешифратора. С каждым нажимом на кнопку низкий уровень должен продвигаться последовательно вдоль ножек выходов ИД6 от 1 до 11, минуя ножку питания 8.

Подключить желтый провод ко входу -1 (ножке 4) счетчика импульсов ИЕ6, зеленый провод подключить к ножке 11 ИД6. Нажимать на кнопку до тех пор, пока не погаснет индикатор, что будет означать низко на выходе дешифратора. С каждым нажимом на кнопку низкий уровень должен продвигаться последовательно вдоль ножек выходов ИД6 от 11 до 1, минуя ножку питания 8. Построить диаграмму сигналов на входе счетчика импульсов и на выходах дешифратора, достаточно взять 4 соседних выходных линии ИД6.

Содержание отчета: условное графическое обозначение счетчика ИЕ6 (его можно взять из лабораторной работы №3, поскольку оно одинаково с ИЕ7 ) и дешифратора ИД6, соединенных вместе; 2 диаграммы сигналов:

1.  на входе +1 счетчика импульсов и на выходах дешифратора, достаточно взять 4 соседних выходных линии ИД6.

2.  на входе -1 счетчика импульсов и на выходах дешифратора, достаточно взять 4 соседних выходных линии ИД6.

Контрольные вопросы:

1.  Почему дешифратор можно считать частным случаем демультиплексора, показанного на рис. 11 ?

2.  Пример использования дешифратора.

3.  Почему входные сигналы дешифратора, получаемые от счетчика, как в данной лабораторной работе, являются частным случаем работы дешифратора?

4.  Описать с помощью простых математических выражений алгоритм работы дешифратора.

5.  Какая простая зависимость связывает число входов дешифратора с максимальным числом его выходов?

Лабораторная работа № 7

Схема несовпадения и схема сравнения

Исследуется работа микросхемы несовпадения ЛП5 и микросхемы сравнения СП1. Условное графическое обозначение ЛП5 приведено на рис. 14.

Питание: +5 В на 14, общий на 7.

Рисунок 14. Условное графическое обозначение микросхемы ЛП5.

Данная микросхема содержит 4 одинаковых ячейки, поэтому достаточно исследовать только одну ячейку. Данная схема относится к логическим элементам, хотя и не выполняет операцию из основного набора логических операций : И. ИЛИ. НЕ, которые рассматривались в первой лабораторной работе. Микросхема ЛП5 выполняет логическую операцию «Исключающее ИЛИ (XOR)», которая не очень часто находит применение в цифровых схемах по сравнению с основным набором. Работу схемы ЛП5, как и любой другой логической схемы, можно полностью определить с помощью таблицы истинности, как это делалось в лабораторной работе №1.