Лабораторная работа
Логические элементы и комбинационные цифровые устройства.
Рабочее задание.
Исследование логических элементов
1.1 Собрать схему для моделирования работы логических элементов (Рис.1)
Логические элементы находятся в базе в разделе Misk Digital/ TIL, пробники в разделе Индикаторы, источники постоянного напряжения VDD и «цифровая земля» GND в разделе Sourses. Логический анализатор перетаскивается на рабочее поле из панели инструментов после щелчка мышью на панели инструментов на кнопке XLA1. Анализатор предназначен для отображения изменения во времени уровней напряжения цифровых сигналов в 16 точках устройства, которые подключаются к его входам с использованием ярлыка прибора. Запуск преобразователя осуществляется двойным щелчком мыши на его ярлыке. Передняя панель преобразователя содержит дисплей, органы управления изображением и визиры. Изменение уровней сигналов отображается на панели логического анализатора и одновременно фиксируется пробниками. Высокий уровень сигнала, соответствующий логической 1 засвечивает пробник. Низкий уровень сигнала соответствует логическому 0. Пробник не светится. Для удобства рассмотрения временных диаграмм рекомендуется маркировать проводники на входах логического анализатора.
Рис.1 Схема для моделирования работы логических элементов
1.2 Запустить процесс моделирования.
Задавая комбинации входных переменных с помощью ключей, по засвечиванию пробников получить таблицы истинности элементов. Записать булевы функции/
| А | В | НЕ NOT | И AND | И-НЕ NAND | ИЛИ OR | ИЛИ-НЕ NOR | Искл.ИЛИ XOR | Искл. ИЛИ-НЕ NXOR |
| Y= |
1.3 Нарисовать и/или скопировать временные диаграммы.
Основы синтеза комбинационных устройств.
2.1 Собрать логическую схему цифрового устройства по заданию преподавателя, используя ключи для формирования входных сигналов и пробники для фиксирования логического 0 и логической 1.
2.2 Запустить процесс моделирования.
Составить и заполнить таблицу истинности устройства, записать булево выражение, минимизировать и представить его в базисе 2И-НЕ.
2.3 Используя логический преобразователь (конвертор) XLC1, определить таблицу истинности устройства, выполнить ее преобразование в булево выражение, получить упрощенное выражение, представить его в базисе 2И-НЕ, а также синтезировать устройства по упрощенному выражению и в заданном базисе. Примечание: При использовании логического конвертора не следует запускать процесс моделирования.
Логический преобразователь (конвертор) перетаскивается на рабочее поле из панели инструментов после щелчка мышью на панели инструментов на кнопке XLC1. Для работы с анализатором следует подключить информационные входы устройства к входам конвертора (начиная с левого вывода), а выход устройства – к выходу конвертора (последний вывод). Запуск преобразователя осуществляется двойным щелчком мыши на его ярлыке. Кнопки управления на панели конвертора позволяют переходить от логической схемы к таблице истинности, от нее к логическому выражению, его минимизации, приведению к базису 2И-НЕ и осуществлять синтез устройства по логическому выражению.
3.Исследование работы интегрального дешифратора.
3.1 Собрать схему для исследования работы интегрального дешифратора (Рис.2)
Интегральный дешифратор DCD- 2TO4 имеет два информационных входа А и В, четыре инверсных выхода Y0 , Y1, Y2,Y3 и инверсный разрешающий вход G. Для получения активных выходных уровней, соответствующих логической единице к выходам дешифратора подключены инверторы. Изменение уровней сигнала фиксируется пробниками.
Рис.2 Схема для моделирования работы интегрального дешифратора.
3.2 Получить таблицу истинности.
| А | В | Y0 | Y1 | Y2 | Y3 |
3.3 Записать логическое выражение,
3.4 Синтезировать устройство на логических элементах.
3.5 Описать словесно реализуемую дешифратором функцию.
4 Исследование работы интегрального шифратора.
4.1 Собрать схему для исследования работы интегрального шифратора (Рис.3)
Интегральный шифратор ENC8TO3S имеет 8 инверсных входов D0 D1 ….. D7, подключенных к выходам дешифратора DCD3TO8 Y0 , Y1, ….,Y7, инверсный разрешающий вход GL, три инверсных выхода А0 , А1, А2, к которым через инверторы подключены пробники и семисегментный индикатор DCD HEX. Информационные входы дешифратора А,В,С подключены к генератору цифровых сигналов (Word Generator) XWG1 с записанными в его ячейки памяти десятичными цифрами от 0 до 7, представленными в двоичном коде. Генератор цифровых сигналовперетаскивается на рабочее поле из панели инструментов после щелчка, запуск осуществляется двойным щелчком мыши на его ярлыке. Генератор цифровых сигналов предназначен для задания многоразрядных числовых последовательностей. Для удобства сборки схемы генератор следует развернуть по горизонтали. Для этого следует щелкнуть правой кнопкой мыши на ярлыке и левой на опции Flip Horizontal на открывшейся панели генератора. Для программирования генератора в открывшемся окне следует установить двоичную (Binari) систему счисления. Ввести вручную в ячейки памяти двоичный код десятичных чисел от 0 до 7. Для этого выделить щелчком левой кнопки мыши ячейку памяти и записать в нее с клавиатуры двоичный код числа. Последовательно заполнить ячейки памяти. После ввода содержимого памяти следует задать начальную и конечную ячейки данных генератора. По умолчанию начальной является ячейка, содержащая индикатор начального положения - синяя стрелка, направленная вниз. Чтобы установить конечную точку следует щелкнуть правой кнопкой мыши на конечной ячейке и в открывшемся окне щелкнуть мышью на опции «конечный шаг». Появится индикатор конечного положения – синяя стрелка, направленная вверх. В режиме Step генератор последовательно будет выдавать записанный код на вход дешифратора.
Рис.3. Схема для моделирования работы интегрального шифратора.
4.1 По засвечиванию пробников и показаниям индикатора проанализировать работу шифратора. Описать словесно функцию реализуемую шифратором.
5 Исследование работы интегрального мультиплексора.
5.1 Собрать схему для исследования работы интегрального мультиплексора (Рис.4).
Мультиплексор MUX 4TO1 имеет 4 информационных входа D0 D1 D2 D3, два адресных входа А,В, разрешающий инверсный вход G и выход Y. Логические сигналы на адресных входах формируются с помощью ключей. Цифровые сигналы с выхода генератора подаются на информационные входы мультиплексора и входы логического анализатора. На вход анализатора так же подаются сигналы с адресных входов и выхода мультиплексора. Для удобства наблюдения эти группы сигналов следует разделить пустыми входами.
Рис.4 Схема для моделирования работы интегрального мультиплексора
5.2 Произвести настройку цифрового генератора XWG1. Для этого записать в первые 8 ячеек памяти цифрового генератора произвольные8 разрядные двоичные коды, установить конечную точку. Установить частоту генератора f=1кГц, и режим работы Cycle.
5.3 Произвести настройку логического анализатора XLA1. Для этого, щелкнув левой кнопкой мыши на кнопке Set…. блока Clock задать частоту таймера f=16кГц и количество импульсов таймера 30 Clock/div.
5.4 Установить адресный код с помощью ключей запустить программу моделирования.
5.5 Скопировать временные диаграммы сигналов с информационных входов и выходного сигнала. Определить какой информационный вход подключен к выходу мультиплексора.
5.6 Исследовать временные диаграммы сигналов для всех адресных кодов. Записать логическое выражение, синтезировать устройство на логических элементах.
5.7 Описать словесно реализуемую мультиплексором функцию.