Сборник лабораторных работ по цифровым устройствам. Для колледжей

М. А. Нсанов

Рассматриваются 36 лабораторных работ по исследованию работы конкретных микросхем цифровых устройств от логических элементов до счетчиков и распределителей с помощью программы Electronics Workbench.Описание почти каждой работы содержит: предварительное задание, порядок выполнения работы, пример выполнения предварительного задания и пример выполнения лабораторной работы с показом и объяснением результатов.Автор рекомендует использовать формат fb2 и читалку CoolReader.

Раздел 2. Комбинационные цифровые устройства

Лабораторная работа №7

«Исследование работы ИМС шифратора 10х4»

Предварительное задание

Перед выполнением задания следует рассмотреть пример из §3.3 [Л1].

1. Начертить в отчете микросхему К555ИВ3 (рис.1).

2. Указать карандашом (для одного задания) и рядом ручкой (для другого задания) значения сигналов на всех входах и выходах этой микросхемы, если она выполняет кодирование десятичных цифр, указанных для каждого варианта в табл.1.

Порядок выполнения работы

1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».

2. Собрать схему (рис.2) для исследования микросхемы шифратора SN74LS147N фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог — микросхема К555ИВ3).

Примечания:

— Авторы программы Electronics Workbench используют второй (не очень распространенный) вариант обозначения инвертирования: апостроф около обозначения вывода (например, 8′ или B′) вместо черточки над обозначением. К сожалению, авторы программы Electronics Workbench далеко не везде придерживаются стандарта и своих же правил обозначений. Поэтому рекомендуем ориентироваться на обозначения выводов, которые ставит автор данного Сборника: где выводы инверсные, то их обозначения будут с апострофом.

— Здесь и во многих других местах программы Electronics Workbench изображение микросхем приведено с ошибками. Согласно «западному» стандарту около инверсного вывода положено чертить кружок. Микросхема SN74LS147N, которая используется в данной работе, имеет все выводы инверсные, как и микросхема К555ИВ3 (рис.1). Поэтому любой вывод микросхемы SN74LS147N должен выглядеть, как, например, входы G2A и G2B в микросхеме SN74АLS138 лабораторной работы 11.

3. Настроить генератор сигналов для кодирования двух цифр своего варианта, указанных в табл.1.

4. Нажать на клавишу Step. Проверить по индикаторам правильность кодирования первой цифры из предварительного задания к данной лабораторной работе.

5. Второй раз нажать на клавишу Step. Проверить по индикаторам правильность кодирования второй цифры из предварительного задания к данной лабораторной работе.

6. Сделать вывод и показать результаты преподавателю.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Для примера рассмотрим вариант №5.

Выполнение предварительного задания

Примечание: Подробное описание решения похожей задачи приведено в Примере из §3.3 [Л1]. Еще следует учесть, что микросхема К555ИВ3 выполняет преобразование любых десятичных чисел в двоично-десятичный код (напомним, что двоично-десятичных кодов много, но при использовании двоично-десятичного кода «8421» его название обычно не указывают). Здесь и далее нужно еще иметь в виду, что коды подаются на входы или формируются на выходах всегда и везде снизу вверх, начиная со старшего разряда. Почему здесь нет входа для цифры 0 — смотрите §3.4.из [Л1].

Здесь для наглядности сигналы, указанные в задании карандашом для первой цифры, показаны красным цветом, а ручкой для второй цифры — синим (рис.3).

Десятичной цифре 7 соответствует двоично-десятичный код 0111. Но так как выходы микросхемы — инверсные, то на выходах формируется указанный код в инверсном виде: 1000.

2. Вторым согласно табл.1 должно выполняться кодирование цифры 4 (рис.3). Поэтому подаем активный сигнал 0 на вход цифры 4 (активным здесь является сигнал 0, так как данный вход инверсный статический).

На входы бóльших цифр (от 5 до 9) обязательно подаем пассивные сигналы 1. Так как шифратор является приоритетным, то на входы мѐньших цифр (от 1 до 3 включительно) можно подавать любые сигналы, что показываем значком: «х».

Десятичной цифре 4 соответствует двоично-десятичный код 0100. Но так как выходы микросхемы — инверсные, то на выходах формируется указанный код в инверсном виде: 1011.

Выполнение лабораторной работы

1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».

2. Собираем схему (рис.2) для исследования микросхемы шифратора SN74LS147N фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог — микросхема К555ИВ3).

3. Разворачиваем панель генератора сигналов (рис.4).

4. По заданию нужно показать работу микросхемы для кодирования двух цифр, поэтому в левой колонке генератора сигналов используем 2 строки с адресами 0000 и 0001.Следовательно, последний нужный адрес 0001 указываем в окошке Final (рис.4).

5. Устанавливаем курсор на первую строку левой колонки (рис.4).

6. В окошке Binary печатаем (рис.4) 9 входных сигналов для кодирования первой цифры согласно рис.3: 110хххххх. Подставляем вместо знака «х» любые сигналы. Для ускорения и облегчения набора возьмем единицы, тогда получается: 1 1011 1111. В разделе 1 уже было указано, что набор можно производить не в окошке Binary, а непосредственно в левой колонке, но сигналы должны быть выражены в шестнадцатиричном коде: 1₂ = 0001₂ =1₁₆, 1011₂ = B₁₆, 1111₂ = F₁₆), то есть получается: 1BF.

7. Устанавливаем курсор на 2-ю строку колонки (рис.5).

8. В окошке Binary печатаем (рис.5) 9 входных сигналов для кодирования второй цифры в соответствии с рис.3: 111110ххх. Снова вместо знака «х» подставляем единицы и получаем: 1 1111 0111 или в шестнадцатиричном коде: 1F7 (1₂ = 0001₂ = 1₁₆, 1111₂ = F₁₆, 0111₂=7₁₆).

9. Нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.6. Сверяем полученные результаты с выполненным красным цветом предварительным заданием на рис.3 и делаем вывод: в данном случае шифратор сработал в соответствии с результатом выполненного задания и кодирование цифры 7 выполнил правильно.

10. Еще раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.7. Сверяем полученные результаты с выполненным синим цветом предварительным заданием на рис.3 и делаем вывод: в данном случае шифратор тоже сработал в соответствии с результатом выполненного задания и кодирование цифры 4 выполнил правильно.

Лабораторная работа №8

«Исследование работы ИМС шифратора 8х3»

Предварительное задание

Перед выполнением задания следует рассмотреть пример из §3.3 [Л1].

1. Начертить в отчете микросхему К555ИВ1 (рис.1).

2. Указать карандашом (для одного задания) и рядом ручкой (для другого задания) значения сигналов на всех входах и выходах данной микросхемы, если она выполняет кодирование десятичных цифр, указанных для каждого варианта в табл.1.

Порядок выполнения работы

1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».

2. Собрать схему (рис.2) для исследования микросхемы шифратора SN74LS148N фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог — микросхема К555ИВ1).

Примечание: Изображение микросхемы SN74LS148N программа Electronics Workbench дает с ошибками. Здесь все выводы (кроме питания) — инверсные, как в микросхеме К555ИВ1 (рис.1). Более подробно смотрите примечание к рис.2 в лабораторной работе №7.

3. Настроить генератор сигналов для кодирования двух цифр своего варианта, указанных в табл.1. Предусмотреть еще одну строку для выполнения задания, указанного в пункте 6.

4. Нажать на клавишу Step. Проверить по индикаторам правильность кодирования первой цифры из предварительного задания к данной лабораторной работе.

5. Второй раз нажать на клавишу Step. Проверить по индикаторам правильность кодирования второй цифры из предварительного задания к данной лабораторной работе.

6. Показать работу микросхемы при отсутствии разрешения (при наличии пассивного сигнала) на входе EI (на входах цифр могут быть любые сигналы, но должны быть и нули, и единицы).

7. По результату пункта 5 сделать и записать в отчет вывод.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Для примера рассмотрим вариант №6.

Выполнение предварительного задания

Примечание: Подробное описание решения такой задачи приведено в Примере из §3.3 [Л1]. Еще следует учесть, что микросхема К555ИВ1 выполняет преобразование десятичных цифр от 0 до 7 включительно в 3-разрядный двоичный код.

Здесь для наглядности сигналы, указанные в задании карандашом для первой цифры, показаны красным цветом, а ручкой для второй цифры — синим (рис.3).

1. Первым согласно табл.1 должно выполняться кодирование цифры 5 (рис.3). Поэтому подаем активный сигнал 0 на вход цифры 5 (активным здесь является сигнал 0, так как данный вход инверсный статический).

Десятичной цифре 5 соответствует 3-разрядный двоичный код 101. Но так как выходы микросхемы — инверсные, то на выходах формируется указанный код в инверсном виде: 010

Конец ознакомительного фрагмента.