PDA

Просмотр полной версии : Исследование дешифраторов и шифраторов ЦУ и МП


SARYMAN
03.09.2011, 21:47
Исследование дешифраторов и шифраторов
Целью лабораторных работ ознакомление студентов с принципами построения и функционирования элементов и узлов цифровой техники.
Комбинационными или логическими называют функциональные узлы, собранные только на логических элементах и не содержащие элементов памяти (триггеров). Состояние логического функционального однозначно определяется комбинацией входных сигналов и не зависит от предыдущего состояния. К логическим относятся такие цифровые узлы как шифраторы, дешифраторы, сумматоры, устройства сравнения, мультиплексоры, преобразователи кодов и др.
2.1. Реализация функции полусумматора
Перед включением стенда ознакомиться с его техническим описанием. Тумблер “СЕТЬ” установить в нижнее положение. Заземлить стенд с помощью клеммы защитного заземления. Снять все соединения на наборном поле и вспомогательном устройстве. Включить кабель питания в сеть.
Полусумматор- это узел, имеющий два входа и два выхода и выполняющий операцию арифметического сложения двух одноразрядных чисел a и b. Причем на выходе P сигнал переноса.
Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 2.1. На наборном поле собрать схему согласно рис. 2.2.. Выходы S и P соединить с любыми гнездами индикатора A-Fна вспомогательном устройстве. Свечение светодиода свидетельствует о наличие на выходе сигнала логической ”1”. Подключая входы “a” и “b” к гнездам “0” и “1” на вспомогательном устройстве, подать на входы следующие комбинации сигналов . Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.1.
Написать аналитическое выражение для S и P и составить временную диаграмму работы.
ВНИМАНИЕ! Стенд рекомендуется включать после сборки исследуемой схемы!

2.2. Реализация функции сравнения (цифрового компаратора).

Сравнивающее устройство- узел, имеющий два входа и три выхода и выполняющий операцию сравнения двух одноразрядных чисел a и b. Условное графическое изображение показано на рис. 2.3. На лабораторном поле собрать схему согласно рис. 2.4. Выходы соединить с любыми гнездами индикатора на вспомогательном блоке. Свечение светодиода свидетельствует о наличии на выходе сигнала логической “1”. Подключая входы “a и “b” к гнездам “0” и “1” на вспомогательном устройстве, подать на входы следующие комбинации сигналов . Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.2.

Написать аналитическое выражение для и составить временную диаграмму работы.
ВНИМАНИЕ! Стенд рекомендуется включать после сборки исследуемой схемы.
2.3. Реализация функции дешифратора (декодера)
Дешифратор- цифровой узел, выполняющий операцию преобразования m элементов входного кода в сигнал “1” (дешифратор высокого уровня), либо в сигнал “0” (дешифратор низкого уровня) на одном из выходов.
Условное графическое обозначения дешифратора с двумя входами и четырьмя выходами показано на рис.2.5. (дешифратор низкого уровня). На наборном поле собрать схему согласно рис.2.6. Выходы Y1,Y2,Y3,Y4 соединить с любыми гнездами индикатора A-F на вспомогательном устройстве. Свечение светодиода свидетельствует о наличии на выходе сигнала логической “1”. Подключая входы “a” и “b” к гнездам “0” и “1” на вспомогательном устройстве, подать на входы следующие комбинации сигналов . Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.3.

Написать аналитическое выражение для функции где . Построить временную диаграмму работы дешифратора.
ВНИМАНИЕ! Стенд рекомендуется включать после сборки исследуемой схемы.
Условное графическое обозначение дешифратора высокого уровня с двумя входами и четырьмя выходами показано на рис.2.7. На наборном поле собрать схему согласно рис.2.8. Выходы соединить с любыми гнездами индикатора на вспомогательном устройстве. Свечение светодиода свидетельствует о наличии на выходе сигнала логической “1”. Подключая входы “a” и “b” к гнездам “0” и “1” на вспомогательном устройстве, подать на входы следующие комбинации сигналов: . Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.4.

Написать аналитическое выражение для функции где . Построить временную диаграмму работы дешифратора.
ВНИМАНИЕ! Стенд рекомендуется включать после сборки исследуемой схемы.
2.4. Реализация функции шифратора (кодера).
Шифратор-узел с m входами и n выходами, преобразующий сигнал логической “1” (или “0”) на одном из входов в n-элементный параллельный код на выходе. Условное графическое обозначение шифратора, преобразующего десятичный код в двоично-десятичный код , показано на рис.1.21. На наборном поле собрать схему согласно рис.1.22. Выходу соединить с любыми гнездами индикатора A-F на вспомогательном устройстве. Свечение светодиода свидетельствует о наличии сигнала логической “1”. На выходы шифратора со вспомогательного устройства поочередно подать сигнал логического “0”. Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.5.

Написать аналитическое выражение для выходных сигналов . Построить временную диаграмму работы шифратора.
ВНИМАНИЕ! Стенд рекомендуется включать после сборки исследуемой схемы.
3.5 Реализация функции мультиплексора.

Коммутаторы цифровых сигналов, или мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов к выходному под управлением управляющего (адресующего) слова. Разрядности каналов могут быть различными, мультиплексоры для коммутации многоразрядных слов составляются из одноразрядных

Входы мультиплексора делятся на две группы: информационные и адресующие. Адресный код А задает переключателю определенное положение, соединяя с выходом Y один их информационных входов . При нулевом адресном коде переключатель занимает верхнее положение D1, с увеличением кода на единицу переходит в соседнее положение D2 и т. д.
Демультиплексоры выполняют операцию, обратную операции мультиплексоров – передают данные из одного входного канала в один из нескольких каналов – приемников.
На рис.2.11 приведена условно-графическая схема мультиплексора на 4-ре входа , управляемый двухразрядным кодом A1-A2. На наборном поле собрать схему согласно рис.2.12. Выход соединить с любым гнездом индикатора A-F на вспомогательном устройстве. Свечение светодиода свидетельствует о наличии сигнала логической “1”. На входы со вспомогательного устройства поочередно подать кодовый сигнал A1-A2. Все значения входных и выходных сигналов занести в таблицу истинности 2.6. Написать аналитическое выражение для функции мультиплексора и построить временные диаграммы работы мультиплексора.
Табл. 2.6.
Dn A1
A2
Y


ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЩИТЕ
1. Способы задания логических функций.
2. Цель минимизации логических функций.
3. Способы минимизации логических функций.
4. Поясните применение карт Карно для минимизации логических функций.
5. Что такое доопределение логических функций, для чего и как производится доопределение.
6. Что означает синтез схемы, реализующей логическую функцию.
7. Какие логические функции выполняет полусумматор.
8. Какие логические функции выполняет компаратор.
9. Какие логические функции выполняет дешифратор.
10. Какие логические функции выполняет шифратор.
11. Какие логические функции выполняет мультиплексор.
12. Какие логические функции выполняет демультиплексор.

Литература
1. Миловзоров В.П. Элементы информационных систем: Учебник для вузов по специальности "Автоматизированные системы обработки, информации, и управления." - М.: Высшая школа, 1989 г.
2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для студентов вузов. -М.: Высшая: школа, 1982 г.
3. Матюшин О.Т., Нарышкин А.К., Сизов В.П. Цифровые устройства и микропроцессоры./ Под общей ред. Нарышкина А.К.– М.: Высшая школа, 1996.