СЕРГІЄВ ПОСАД

Лабораторна робота №1

Логічні функції, ЕЛЕМЕНТИ та схеми

Мета роботи

Дослідження логічних функцій, логічних елементівта схем.

Прилади та елементи

Логічний перетворювач.

Генератор слів.

Вольтметр.

Логічні пробники.

Джерело напруги + 5 ст.

Джерело сигналу "логічної одиниці".

Двохпозиційні перемикачі.

Двохвхідні елементи І, І-НЕ, АБО, АБО-НЕ.

Мікросхеми серії 74.

Короткі відомості з теорії

Аксіоми алгебри логіки

Змінні, що розглядаються в алгебрі логіки, можуть набувати лише двох значень - 0 або 1. В алгебрі логіки визначено відношення еквівалентності (позначається знаком =), операції складання (диз'юнкції), що позначається знаком , множення (кон'юнкції), що позначається знаками &, або точкою, і заперечення (або інверсії), що позначається надкресленням чи апострофом”.

Алгебра логіки визначається наступною системою аксіом:

x = 1 якщо x 0; x = 0 якщо x 1;

0&0 = 0; 1 1 = 1

1&1 = 1; 0 0 =0;

1&0 = 0&1 = 0; 0 1 = 1 0 = 1;

Логічні висловлювання

Запис логічних виразів зазвичай здійснюють у кон'юнктивній чи диз'юнктивній нормальних формах. У диз'юнктивній формі логічні вирази записуються як логічна сума логічних творів, у кон'юнктивній формі – як логічний твір логічних сум. Порядок дій такий самий, як і в звичайних алгебраїчних виразах. Логічні висловлювання пов'язують значення логічної функції зі значеннями логічних змінних.

Логічні закони та тотожності

При перетвореннях логічних виразів використовуються такі логічні закони та тотожності

Логічні функції

Будь-яке логічне вираз, складене з n змінних з допомогою кінцевого числа операцій алгебри логіки, можна як деяку функцію n змінних. Таку функцію називають логічною. Відповідно до аксіом алгебри логіки функція може приймати в залежності від значення змінних значення 0 або 1. Функція n логічних змінних може бути визначена для 2 n значень змінних, що відповідають усім можливим значенням n-розрядних двійкових чисел Основний інтерес представляють наступні функціїдвох змінних х і у

f 1 (x, y) = x & y = x y = x - Логічне множення (кон'юнкція),

f 2 (x, y) = x y - Логічне додавання (диз'юнкція),

f 3 (x, y) = = - Штрих Шеффера,

f 4 (x, y) = = - Стрілка Пірса,

f 5 (x, y) = x y = - додавання за модулем 2,

f 6 (x, y) = – рівнозначність.

Логічні схеми

Фізичний пристрій, Що реалізує одну з операцій алгебри логіки або найпростішу логічну функцію, називається логічним елементом Схема, що складається з кінцевого числа логічних елементів за певними правилами, називається логічною схемою. Основним логічним функцій відповідають схемні елементи, що виконують їх.

Таблиця істинності

Так як область визначення будь-якої функції змінних n кінцева (2 n значень), така функція може бути задана таблицею значень f(i), які вона приймає в точках i, де i = 0, ..., 2 n -1. Такі таблиці називають таблицями істинності. У таблиці 1 представлені таблиці істинності, що визначають вищезазначені функції.

Таблиця 1

	Значення змінних
	x	у	f 1	f 2	f 3	f 4	f 5	f 6
0	0	0	0	0	1	1	0	1
1	0	1	0	1	1	0	1	0
2	1	0	0	1	1	0	1	0
3	1	1	1	1	0	0	0	1

Карти Карно

Якщо число логічних змінних не перевищує 5-6, перетворення логічних рівнянь зручно робити за допомогою карток Карно. Мета перетворень – отримання компактного логічного вираження (мінімізація). Мінімізацію проводять об'єднанням сусідніх наборів (термів). Об'єднані набори повинні мати однакові значення функції (всі 0 або 1). Для наочності розглянемо приклад: нехай потрібно знайти логічне вираз для мажоритарної функції f m трьох змінних x,, z, що описується таблицею істинності, показаної в Таблиці 2.

Таблиця 2

Мажоритарна функція

№	x	y	z	f m
0	0	0	0	0
1	0	0	1	0
2	0	1	0	0
3	0	1	1	1
4	1	0	0	0
5	1	0	1	1
6	1	1	0	1
7	1	1	1	1

Тут номер рядка дорівнює числу i = 2 2 x + 2 1 y + 20 z, утвореному значеннями змінних.

Складемо карту Карно. Вона являє собою щось схоже на таблицю, в якій найменування стовпців і рядків є значення змінних, причому змінні розташовуються в такому порядку, щоб при переході до сусіднього стовпця або рядка змінювалося значення тільки однієї змінної. Наприклад, у рядку xy таблиці 3 значення змінних xy можуть бути представлені наступними послідовностями 00,01,11,10 або 00,10,11,01. Таблицю заповнюють значеннями функції, що відповідають комбінаціям значень змінних. Отримана у такий спосіб таблиця виглядає, як показано нижче (таблиця 3).

Таблиця 3

Карта Карно

мажоритарної функції

xy z	00	01	11	10
0	0	0	1	0
1	0	1	1	1

На карті Карно відзначаємо групи, що складаються з 2 k сусідніх осередків (2,4,8,) і містять 1, оскільки вони описуються простими логічними виразами. Три овали в таблиці визначають логічні вирази xy, xz, yz. Кожен овал, що поєднує два осередки, відповідає логічним перетворенням:

Компактне вираз, що описує функцію, є диз'юнкцією отриманих за допомогою карт Карнологічних виразів. В результаті отримуємо вираз у диз'юнктивній нормальній формі

f m = xy v xz v yz.

Якщо поєднувати 0, то отримаємо вираз у кон'юнктивній нормальній формі

f m = (x v y) (x v z) (y v z).

При реалізації мажоритарної функції трьох логічних змінних отримаємо схему, яка при подачі на її входи трьох сигналів сформує на виході сигнал, що дорівнює сигналу більшості входів (2 з 3 або 3 з 3). Ця схема застосовується відновлення справжнього значення сигналів, що надходять на 3 входу, якщо можлива помилка одному з входів.

Для реалізації цієї функції на елементах 2І-НЕ необхідно провести такі перетворення:

Для ДНФ вийшло простіший вираз, тому його і слід реалізувати. Відповідна схемна реалізація наведена на рис. 1.

Рис. 1

ДОСЛІДЖЕННЯ ЛОГІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

HTML-версії роботи поки що немає.
Завантажити архів роботи можна перейшовши за посиланням, яке знаходиться нижче.

Подібні документи

Основні аксіоми та тотожності алгебри логіки. Аналітична форма представлення булевих функцій. Елементарні функції логіки алгебри. Функції алгебри логіки одного аргументу та форми її реалізації. Властивості, особливості та види логічних операцій.

реферат, доданий 06.12.2010


Системи цифрової обробкиінформації. Концепція алгебри Буля. Позначення логічних операцій: диз'юнкція, кон'юнкція, інверсія, імплікація, еквівалентність. Закони та тотожності алгебри Буля. Логічні засади ЕОМ. Перетворення структурних формул.

презентація , доданий 11.10.2014


Булеві алгебри – грати особливого типу, що застосовуються для дослідження логіки (як логіки людського мислення, і цифрової комп'ютерної логіки), і навіть перемикачних схем. Мінімальні форми булевих багаточленів. Теореми абстрактної булевої алгебри.

курсова робота , доданий 12.05.2009


Властивості операцій над множинами. Формули алгебри висловлювань. Функції логіки алгебри. Істотні та фіктивні змінні. Перевірка правильності міркувань. Алгебра висловлювань та релейно-контактні схеми. Методи завдання графа. Матриці для графів

навчальний посібник, доданий 27.10.2013


Основи формальної логіки Арістотеля. Поняття інверсії, кон'юнкції та диз'юнкції. Основні закони логіки алгебри. Основні закони, дозволяють виробляти тотожні перетворення логічних выражений. Рівносильні перетворення логічних формул.

презентація , доданий 23.12.2012


Основні поняття алгебри логіки. Диз'юнктивні та кон'юнктивні нормальні форми. Сутність теореми Шеннона. Бульові функції двох змінних. Послідовне та паралельне з'єднаннядвох вимикачів. Властивості елементарних функцій логіки алгебри.

контрольна робота , доданий 29.11.2010


Поняття алгебри логіки, її сутність та особливості, основні поняття та визначення, предмет та методика вивчення. Закони алгебри логіки та наслідки з них, методи побудови формул за заданою таблицею істинності. Форми представлення булевих функцій.

навчальний посібник, доданий 29.04.2009

Мета роботи - Практичне вивчення логічних елементів, що реалізують елементарні функції логіки алгебри (ФАЛ ). Експериментальне дослідження логічних елементів, побудованих вітчизняних мікросхемах серії К155, К561.

1. Короткі теоретичні відомості

1.1. Математичною основою цифрової електроніки та обчислювальної техніки є алгебра логіки або булева алгебра (на ім'я англійського математика Джона Буля).

У булевій алгебрі незалежні змінні або аргументи (X) приймають лише два значення: 0 або 1. Залежні змінні або функції (Y) також можуть набувати лише одне з двох значень: 0 або 1. Функція алгебри логіки (ФАЛ) представляється у вигляді:

Y = F (X 1 ; X 2 ; X 3 ... X N).

Ця форма завдання ФАЛ називається алгебраїчною.

1.2. Основними логічними функціями є:

Логічне заперечення (інверсія)

Логічне складання (дизюнкція)

Y = X 1 + X 2 або Y = X 1 V X 2;

Логічне множення (кон'юнкція)

Y = X 1 · X 2 або Y = X 1  X 2 .

До складніших функцій алгебри логіки відносяться:

Функція рівнозначності (еквівалентності)

Y = X 1 · X 2 +
або Y = X 1 ~ X 2;

Функція нерівнозначності (додавання за модулем два)

Y =
+
або Y = X 1 X 2;

Функція Пірса (логічне додавання із запереченням)

Y =
;

Функція Шеффера (логічне множення із запереченням)

Y =
;

1.3. Для булевої алгебри справедливі такі закони та правила:

розподільчий закон

X 1 (X 2 + X 3) = X 1 · X 2 + X 1 · X 3

X 1 + X 2 · X 3 = (X 1 + X 2) (X 1 + X 3);

Правило повторення

X · X = X, X + X = X;

Правило заперечення

X· = 0 , X + = 1 ;

Теорема де Моргана: Щоб отримати додаткову булеву функцію, інвертуйте кожну змінну та замініть І на АБО

=
,
=
;

Тотожності

X · 1 = X, X + 0 = X, X · 0 = 0, X + 1 = 1.

1.4. Схеми, що реалізують логічні функції, називаються логічними елементами. Основні логічні елементи мають, як правило, один вихід (Y) і кілька входів, число яких дорівнює кількості аргументів (X 1 ; X 2 ; X 3 ... X N). На електричних схемах логічні елементи позначаються у вигляді прямокутників з висновками для вхідних (ліворуч) та вихідних (праворуч) змінних. Усередині прямокутника відображається символ, що вказує на функціональне призначення елемента.

На рис. 2.1  2.10 представлені логічні елементи, що реалізують наведені нижче функції. Там представлені так звані таблиці станів або таблиці істинності, що описують відповідні логічні функції в двійковому коді у вигляді станів вхідних і вихідних змінних. Таблиця істинності також є табличним способом завдання ФАЛ.

На рис. 2.1 представлений елемент “НЕ.

Малюнок 2.1. Елемент "НЕ", що реалізує функцію логічного заперечення Y =

Елемент “АБО” (рис. 2.2) та елемент “І” (рис. 2.3) реалізують функції логічного додавання та логічного множення відповідно.

Малюнок 2.2

Малюнок 2.3

Функції Пірса та функції Шеффера реалізуються за допомогою елементів “АБО-НЕ” та “І-НЕ”, представлених на рис. 2.4 та рис. 2.5 відповідно.

Малюнок 2.4

Малюнок 2.5

Елемент Пірса можна подати у вигляді послідовного з'єднання елемента “АБО” та елемента “НЕ” (рис. 2.6), а елемент Шеффера – у вигляді послідовного з'єднання елемента “І” та елемента “НЕ” (рис. 2.7).

На рис. 2.8 та рис. 2.9 представлені елементи "Виключає АБО" і "Виключаюче АБО - НЕ", що реалізують функції нерівнозначності та нерівнозначності з запереченням відповідно.

Малюнок 2.8

Малюнок 2.9

1.5. Логічні елементи, реалізують операції коньюнкції, дизюнкції, функції Пірса і Шеффера, може бути, у випадку, n - вхідні. Так, наприклад, логічний елемент із трьома входами, що реалізує функцію Пірса, має вигляд, представлений на рис. 2.10.

Малюнок 2.10

У таблиці істинності (рис. 2.10) на відміну від таблиць (рис. 2.4) є вісім значень вихідний змінної Y. Ця кількість визначається числом можливих комбінацій вхідних змінних N, яке, в загальному випадку, дорівнює: N = 2 n , де n - число вхідних змінних.

1.6. Логічні елементи використовуються для побудови інтегральних мікросхем, що виконують різні логічні та арифметичні операції та мають різне функціональне призначення. Мікросхеми типу К155ЛН1 та К155ЛА3, наприклад, мають у своєму складі шість інверторів та чотири елементи Шеффера відповідно (рис. 2.11), а мікросхема К155ЛР1 містить елементи різного виду (рис. 2.12).

Малюнок 2.11

Малюнок 2.12

1.7. Функції алгебри логіки будь-якої складності можна реалізувати за допомогою вказаних логічних елементів. Як приклад розглянемо ФАЛ, задану в формі алгебри, у вигляді:

Спростимо цю ФАЛ, використовуючи наведені вище правила. Отримаємо:

(2)

Проведена операція зветься мінімізації ФАЛ і служить для полегшення процедури побудови функціональної схеми відповідного цифрового пристрою.

Функціональна схема пристрою, що реалізує ФАЛ, що розглядається, представлена ​​на рис. 2.13.

Малюнок 2.13

Слід зазначити, що отримана після перетворення функція (2) не є повністю мінімізованою. Повна мінімізація функції проводиться студентами у процесі виконання лабораторної роботи.

Обладнання: Лабораторний стенд ЛКЕЛ – 4М 08 «Цифрова та цифро-аналогова схемотехніка»

2.1. Дослідити особливості функціонування логічних елементів НЕ, 2АБО, 2І, 2І-НЕ, 3І-НЕ, розташованих на панелі стенду. Для дослідження елемента НЕ, розташованого в лівій частині монтажного поля, сигнал на вхід подавати шляхом натискання на чорну кнопку. При цьому світіння червоного світлодіода говорить про наявність "1" на вході і відповідно "0" на виході. Для вивчення інших елементів за вхідний сигнал, як варіант, взяти сигнал із гнізда, розташованого поруч зі світлодіодом. Побудувати таблицю істинності для кожного елемента, взявши за зразок таблицю 1. Для вимірювань станів і значень напруги входу та виходу використовувати осцилограф (вольтметр, розташований на стенді).

2.1.1. Мінімізувати функцію (2) використовуючи різні варіанти (можна один), розробити схему, виходячи з наявності елементів на панелі стенду, та реалізувати її на панелі стенду. Результати занести до таблиці 2.

2.1.2. За результатами досліджень (п. 2.1.1) визначити функціональне призначення елементів та проставити їх позначення на схемі у лабораторному звіті.

Назва та мета роботи.

Схема виконання експериментів.

Заповнені таблиці 2.1 та 2.2.

Результати вимірювань U 0 та U 1 (п. 2.1).

Висновки щодо роботи.

4. Контрольні питання.

Якими значеннями змінних оперує логіка алгебри?

Основні форми завдання ФАЛ.

Вид основних логічних функцій в формі алгебри.

Що таке "логічний елемент"?

Які логічні функції виконують елементи Пірса та Шеффера?

Чим визначається кількість можливих комбінацій вхідних змінних для довільного логічного елемента?

Дати визначення СДНФ, СКНФ.

Таблиця 2.1 Таблиця 2.2

Мета роботи: 1) вивчення засад побудови серійних логічних мікросхем;

2) Вивчення логічних функцій однієї і двох змінних та їх реалізація.

Загальні відомості:

Логічні елементи(ЛЕ) широко застосовуються в автоматиці, обчислювальної технікита цифрових вимірювальних приладів. Їх створюють на базі електронних пристроїв, що працюють у ключовому режимі, при якому рівні сигналів можуть приймати лише два значення. У позитивній логіці прийнято, що рівень сигналу відповідає логічної одиниці (1), а низький – логічному нулю (0).

Логічна функція виражає залежність вихідних логічних змінних від вхідних і приймає значення 0 чи 1. Будь-яку логічну функцію зручно у вигляді таблиці станів (таблиці істинності), де записуються можливі комбінації аргументів і відповідні їм функції.

Роботу логічних пристроїв аналізують за допомогою логіки алгебри (бульової алгебри), де змінна може приймати тільки два значення: 0 або 1.

Основними логічними операціями є (табл.1):

1) логічне множення: y=x 1 · x 2 ·...· x n (читається “і х 1 , і х 2 ,..., і х n ”);

2) логічне складання: y=x 1 +x 2 +...+x n (читається “або х 1 , або х 2 ,..., або х n ”);

3) логічне заперечення: (читається “не х”).

Як видно з табл.1, вихідний сигнал елемента АБО дорівнює 1, якщо хоча б один з його входів подано сигнал 1. Елемент І видає 1, якщо на всі входи подано сигнали 1.

Усі можливі логічні функції n змінних можна утворити за допомогою комбінації трьох основних операцій: І, АБО, НЕ. Тому такий набір називають логічним базисом чи функціонально повним. Використовуючи закони булевої алгебри (табл. 1), можна довести, що є набори з однієї функції І-НЕ, АБО-НЕ.

У базових елементах однієї серії використано однакову мікросхемну реалізацію. Серія характеризується загальними електричними, конструктивними та технологічними параметрами.

Інтегральні мікросхеми серії 155 є транзисторно-транзисторні логічні (ТТЛ) елементи з 14 або 16 висновками. Базовим елементом серії є логічний елемент І-НЕ, що складається з багатоемітерного транзистора VT1та складного підсилювача-інвертора.

Таблиця 1

Тип елемента	Логічна функція (операція)	Позначення Логічної Операції	Таблиця істинності	Умовне зображення
x 1
x 2
Елемент НЕ (інвертор)	Логічне заперечення, інверсія	ù x	x			X 1y
Елемент І (кон'юнктор)	Логічне множення, Кон'юнкція	x 1 · x 2 x 1 x 2 x 1 Ù x 2 x 1 &x 2	x 1 · x 2					x 1 & y x 2 y=x 1 × x 2
Елемент АБО (диз'юнктор)	Логічне складання, Диз'юнкція	x 1 +x 2 x 1 Ú x 2	x 1 +x 2					x 1 1 y x 2 y=x 1 +x 2
Елемент І-НЕ (елемент Шеффера)	Заперечення кон'юнкції	_____ x 1 · x 2	_____ x 1 · x 2					x 1 & y x 2 y=
Елемент АБО-НЕ (елемент Пірса)	Заперечення диз'юнкції	_____ x 1 +x 2	_____ x 1 +x 2					x 1 1 y x 2 y=

В даний час застосовується кілька різновидів серій мікросхем з елементами ТТЛ: стандартні (серії 133; К155), високої швидкодії (серії 130; К131), мікропотужні (серія 134). Окрім розширення номенклатури елементів серій К531 та К555 зараз активно розвиваються найбільш перспективні серії ТТЛШ – мікропотужна К1533 та швидкодіюча К1531, виконані на основі останніх досягнень технології виготовлення ІВ – іонної імплантації та прецизійної фотолітографії.

В останні роки набули розвитку програмовані логічні елементи, на яких за допомогою програматорів можна побудувати багато цифрових пристроїв.

Будь-яка складна логічна функція може бути реалізована за допомогою ЛЕ, що виконують елементарні функції І-НЕ, АБО-НЕ. Нехай потрібно скласти комбінаційну схему із чотирма входами x 1 , x 2 , x 3 , x 4 та одним виходом y. Високий рівень напруги має з'являтися на виході лише за наявності високих рівнів трьох входах, тобто. y=1 при x 1 =x 2 =x 3 = 1 і x 4=0. Таку схему можна скласти шляхом підбору елементів. Наприклад, елемент 3І-НЕ під час подачі на його входи x 1 =x 2 =x 3 = 1 дає на виході сигнал y 1=0. Подаючи його та x 4 =0 на вхід елемента 2АБО-НЕ, отримуємо y=1(рис.1).

Порядок виконання експерименту:

1) Встановити блок логічних елементів.

2) Підключити джерело живлення ГН1 до гнізда "5В".

3) Вивчити принцип роботи ЛЕ. І тому подавати з їхньої входи сигнали (0 чи 1). Виходи контролювати за допомогою логічного тестера.

4) Зібрати на ЛЕ комбінаційні схеми (рис.2).

Перевірити їхню роботу. Скласти таблиці істинності досліджуваних схем.

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Схема логічних елементів.

4. Таблиці істинності.

5. Висновок щодо роботи.

У висновку вказати призначення логічних елементів та сферу їх застосування.

Контрольні питання:

1. Які операції алгебри логіки Ви знаєте?

2. Наведіть приклади найпростіших цифрових пристроївз урахуванням логічних елементів.

3. Поясніть роботу базових логічних елементів.

4. Як класифікуються ЛЕ з мікросхемної реалізації.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИГЕРІВ НА ЛОГІЧНИХ ІМС.

Мета роботи:вивчення схем та функціональних можливостей основних типів тригерів; експериментальне вивчення тригерів та схем управління.

Лабораторна робота №2

Література:

2. В.С. Ямпільський Основи автоматики та ЕВТ. - М.: Просвітництво. - 1991. - §3.1-3.4

Хід роботи:

1. Включити термінал, підключитись до локальної мережіта завантажити сайт «Основи мікроелектроніки». Вибрати номер лабораторної роботи, зареєструватися і приступити до виконання завдань згідно з інструкціями, що з'являються на екрані даному опису.
2. У кожному з 10 завдань виділити із наведеної схеми цифрового автомата вузол, що містить тільки логічні елементи, та зобразити його принципову схему, використовуючи УДО російського стандарту
3. Змоделювати роботу кожної схеми засобами Electronic Workbench та скласти таблицю істинності досліджуваного пристрою
4. Визначити логічну функцію досліджуваного пристрою та навести його умовне графічне зображення(УГО)
5. У кожному завданні скласти додатково дві схеми реалізації тієї ж логічної функції на елементах 2І-НЕ (елемент Шеффера) та елементах 2ІЛІ-НЕ (елемент Пірса), використовуючи мінімальну кількість вентилів
6. У завданні 11 за аналогією з попередніми схемами доповнити наведений пристрій схемою вузла, що дозволяє подавати на входи Х1 Х3 довільну комбінацію логічних сигналів і індикувати стан кожного входу і виходу. Дослідити роботу схеми аналогічно до попередніх завдань

Звіт до кожного завдання лабораторної роботи оформляти за зразком, наведеним у ДОДАТКУ 1.

При захисті роботи вміти пояснити кожен із отриманих результатів.

ДОДАТОК 1

Фрагмент звіту (на прикладі одного завдання)

Завдання 1.

Приклад схеми, наведеної у завданні.

В такому виглядіперемальовувати її не потрібно!

Фрагмент звіту за даним завданням наводиться нижче.

Завдання 1: функція, що виконується схемою - «2І-НЕ»

Схема: УГО: Таблиця істинності:

"2І-НЕ" на елементах Шеффера. "2І-НЕ" на елементах Пірса.

ДОДАТОК 2

УГО та таблиці істинності деяких логічних елементів

1. Елемент «2І-НЕ»

2. Елемент «2АБО-НЕ»

3. Елемент «що виключає АБО»

ДОДАТОК 3

Приклади умовних графічних позначеньлогічних елементів за ГОСТ (російський стандарт) та ANSI (American National Standard Institute)

УГО з ANSI	УГО за ГОСТ	Функціональне призначення
		"2І" (2-Input AND Gate)
		"3І" (3-Input AND Gate)
		"2І-НЕ" (2-Input NAND Gate)
		«2АБО» (2-Input OR Gate)
		«2АБО-НЕ» (2-Input NOR Gate)
		«3АБО-НЕ» (3-Input NOR Gate)
		"НЕ" (NOT Gate)
		«Виключає АБО» (2-Input XOR Gate)
		«що виключає АБО-НЕ» (2-Input XNOR Gate)
		6-вхідний суматор за модулем 2 (6-Input XOR Gate)

Лабораторна робота №3.

Дослідження тригерів RS-, RST-, D- та JK-типів.

Література:

1. А.А. Коваленко, М.Д. Петропавлівський. Основи мікроелектроніки: Навчальний посібник. - Барнаул: Вид-во БДПУ, 2005. - 222 с.

2. В.С. Ямпільський. Основи автоматики та електронно-обчислювальної техніки. - М.: Просвітництво. - 1991. - 223 с.

4. Посібник для виконання віртуальних лабораторних робіт за допомогою програми моделювання електричних схем Electronic Workbench 5.12

Хід роботи:

1. Включити термінал, підключитися до локальної мережі та завантажити сайт «Основи мікроелектроніки». Вибрати номер лабораторної роботи, зареєструватися і приступити до виконання завдань згідно з інструкціями, що з'являються на екрані, і даним описом
2. Досліджуйте роботу асинхронного RS-тригера з інверсними входами на логічних елементах 2І-НЕ.

Користуючись програмою Electronics Workbench, зберіть схему тригера, наведену малюнку.

Для керування тригером використовуйте перемикачі (Switch), що приєднують входи до клеми плюсу живлення (V cc) або до клеми землі (Ground), а для індикації стану входів та виходів – пробники (відповідно Green Probe та Red Probe).

Дослідження провести у такому порядку:

Таблиця станів тригера

№ комбінації			Операція
			Встановлення виходу

У скороченому варіанті таблицю станів RS-тригера з інверсними входами прийнято зображати в наступному вигляді (при даній комбінації вхідних сигналів вихід Q встановлюється у вказаний стан незалежно від попереднього стану):

Тут символ (t+1) означає стан тригера «у такому такті», тобто. після встановлення виходу відповідно до вхідних сигналів

Примітка: (у цій та інших подібних таблицях прийнято такі позначення):

1. Досліджуйте роботу асинхронного RS-тригера із прямими входами на логічних елементах 2І-НЕ.

Для цього додайте до зібраної схемище 2 елементи 2І-НЕ, щоб отримати тригер з прямими входами (див. малюнок), та на основі експерименту в середовищі Electronics Workbench за аналогією з попереднім завданням заповніть таблицю його станів

1. Досліджуйте роботу синхронізованого RS-тригера (RST-тригера).

Для цього відкрийте схему RST-тригера (файл E: MeLabs Lab3 rst_trig_analis.EWB), до входів якого підключений генератор слова (Word Generator), а всі вхідні та вихідні сигнали контролюються логічним аналізатором (Logic Analyzer). Розгорніть панель генератора слова та встановіть режим покрокової роботи (Step). Введіть у пам'ять генератора 16-річні коди слів Вашого варіанту. Розгорніть панель логічного аналізатора. Увімкніть моделювання і, послідовно натискаючи ЛКМ на клавішу «Step», що знаходиться на панелі генератора слова, згенеруйте всю тестову послідовність. Замалюйте у зошит отримані логічним аналізатором діаграми. Заповніть потактову таблицю станів тригера.

Таблиця станів тригера

Інформація. сигнал	Номери тактів
C
R
S
Q

1. Досліджуйте роботу статичного та динамічного D-тригерів. Відкрийте схему паралельно включених статичного та динамічного D-тригерів (файл E: MeLabs \ Lab3 \ D_trig.EWB), до входів яких підключений генератор слова (Word Generator), а всі вхідні та вихідні сигнали контролюються пробниками.

Розгорніть панель генератора слова. З таблиці станів випишіть по тактах двійкові коди слів і, перетворивши їх на 16-ті, введіть у пам'ять генератора слів. Увімкніть моделювання і, послідовно натискаючи ЛКМ на клавішу «Step», що знаходиться на панелі генератора слова, згенеруйте всю тестову послідовність. Заповніть потактову таблицю станів тригерів.

Таблиця станів тригерів

Інформація. сигнал	Номери тактів
C
D
Q стат.
Q дин.

1. Відкрийте схему JK-тригера з динамічним керуванням (jk_триг_аналіз).

Розгорніть панель генератора слова та встановіть режим покрокової роботи (Step). Введіть у пам'ять генератора 16-річні коди слів Вашого варіанту. Увімкніть моделювання і, послідовно натискаючи ЛКМ на клавішу «Step», що знаходиться на панелі генератора слова, згенеруйте всю тестову послідовність. Замалюйте у зошит отримані логічним аналізатором діаграми. Заповніть потактову таблицю станів тригера.

Таблиця станів тригера

Інформація. сигнал

Номери тактів

C

J

K

Pre

Clr

Q

Зауваження: На відміну від схем, що раніше досліджувалися, в цьому завданні досліджується робота конкретної мікросхеми 7476 (Dual JK MS-SLV FF (pre, clr)), у зв'язку з чим при моделюванні необхідно до відповідних висновків підключити джерело живлення Vcc і заземлення GND. У завданні задіяні висновки лише одного з JK-тригерів (першого). Входи Pre (передустановка) та Clr (очищення) грають роль настановних входів S і R відповідно.

1. Виберіть із бібліотеки Digital інтегральну схему JK-тригера 7472 (And-gated JK MS-SLV FF (pre, clr)) та зберіть на ній схему рахункового тригера. Зверніть увагу, що на інформаційних входах використовується логіка 3І. Виведення NC мікросхеми – вільне (не використовується).

Подайте на вхід тригера однополярні амплітудою 5 прямокутні імпульси від функціонального генератора необхідної частоти, отримайте осцилограми вхідного і вихідного сигналів. Продемонструйте їх викладачеві.

Windows 7