Một bộ nghiên cứu hoạt động của các phần tử logic. Nghiên cứu phần tử logic và tổng hợp mạch logic Báo cáo nghiên cứu phần tử logic
1. Mục đích công việc
Mục đích của công việc là:
Nghiên cứu lý thuyết các phần tử logic thực hiện các hàm cơ bản của đại số logic (FAL);
Nghiên cứu thực nghiệm các phần tử logic xây dựng trên vi mạch dòng K155 trong nước.
2. Những nguyên tắc lý luận cơ bản.
2.1. Cơ sở toán học của điện tử số và công nghệ máy tính là đại số logic hay đại số Boolean (được đặt theo tên của nhà toán học người Anh John Bull).
Trong đại số Boolean, các biến hoặc đối số độc lập (X) chỉ nhận hai giá trị: 0 hoặc 1. Các biến hoặc hàm phụ thuộc (Y) cũng chỉ có thể nhận một trong hai giá trị: 0 hoặc 1. Hàm đại số logic (FAL) được biểu diễn dưới dạng :
Y = F(X1;X2;X3...XN).
Dạng xác định FAL này được gọi là đại số.
2.2. Các chức năng logic chính là:
Phủ định logic (đảo ngược)
Phép cộng logic (phân tách)
Y = X 1 + X 2 hoặc Y = X 1 V X 2 ;
Phép nhân logic (kết hợp)
Y = X 1 X 2 hoặc Y = X 1 L X 2.
Các hàm đại số logic phức tạp hơn bao gồm:
Hàm tương đương
Y = X 1 · X 2 + hoặc Y = X 1 ~ X 2 ;
Hàm chênh lệch (phép cộng modulo hai)
Y = X 1 · + · X 2 hoặc Y = X 1 X 2 ;
Hàm Pierce (cộng logic với phủ định)
Hàm Schaeffer (phép nhân logic với phủ định)
2.3. Các luật và quy tắc sau đây áp dụng cho đại số Boolean:
luật phân phối
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) ;
Quy tắc lặp lại
X · X = X, X + X = X;
Quy tắc phủ định
X = 0, X + = 1;
Định lý De Morgan
Danh tính
X 1 = X, X + 0 = X, X 0 = 0, X + 1 = 1.
2.4. Các mạch thực hiện các chức năng logic được gọi là các phần tử logic. Theo quy luật, các phần tử logic cơ bản có một đầu ra (Y) và một số đầu vào, số lượng của chúng bằng số lượng đối số (X 1 ; X 2 ; X 3 ... X N). Trên sơ đồ điện, các phần tử logic được biểu thị dưới dạng hình chữ nhật có các chân cho các biến đầu vào (trái) và đầu ra (phải). Bên trong hình chữ nhật là biểu tượng cho biết mục đích chức năng của phần tử.
Hình 1 ¸ 10 cho thấy các phần tử logic thực hiện những phần tử được thảo luận ở khoản 2.2. chức năng. Cái gọi là bảng trạng thái hay bảng chân lý cũng được trình bày ở đó, mô tả các hàm logic tương ứng trong mã nhị phân dưới dạng trạng thái của các biến đầu vào và đầu ra. Bảng chân trị cũng là một cách dạng bảng để xác định FAL.
Hình 1 cho thấy phần tử “NOT” thực hiện hàm phủ định logic Y = .
Phần tử “OR” (Hình 2) và phần tử “AND” (Hình 3) lần lượt thực hiện các chức năng cộng logic và nhân logic.
Các hàm Peirce và hàm Schaeffer được triển khai bằng cách sử dụng các phần tử “OR-NOT” và “AND-NOT” được trình bày trong Hình 4 và Hình 2. 5 tương ứng.
Phần tử Peirce có thể được biểu diễn dưới dạng kết nối tuần tự của phần tử “OR” và phần tử “NOT” (Hình 6) và phần tử Schaeffer có thể được biểu diễn dưới dạng kết nối tuần tự của phần tử “AND” và phần tử “NOT” phần tử (Hình 7).
Hình 8 và Hình 9 hiển thị các phần tử “Độc quyền OR” và “Độc quyền OR - NOT”, lần lượt thực hiện các chức năng chênh lệch và chênh lệch với phủ định.
2.5. Trong trường hợp chung, các phần tử logic thực hiện các phép toán kết hợp, phân tách, Peirce và Schaeffer có thể là đầu vào n. Ví dụ: một phần tử logic có ba đầu vào thực hiện hàm Pierce có dạng như trong Hình 10.
Trong bảng chân trị (Hình 10), không giống như các bảng ở mệnh đề 2.4. có tám giá trị của biến đầu ra Y. Con số này được xác định bởi số lượng kết hợp có thể có của biến đầu vào N, nói chung, bằng: N = 2 n, trong đó n là số biến đầu vào.
2.6. Các phần tử logic được sử dụng để xây dựng các mạch tích hợp thực hiện các phép toán logic và số học khác nhau và có nhiều mục đích chức năng khác nhau. Ví dụ: các vi mạch thuộc loại K155LN1 và K155LA3 lần lượt chứa sáu bộ biến tần và bốn phần tử Schaeffer (Hình 11) và vi mạch K155LR1 chứa các phần tử thuộc các loại khác nhau (Hình 12).
2.7. FAL ở bất kỳ mức độ phức tạp nào đều có thể được triển khai bằng cách sử dụng các phần tử logic được chỉ định. Ví dụ, hãy xem xét FAL, được cho dưới dạng đại số, dưới dạng:
Hãy đơn giản hóa FAL này bằng cách sử dụng các quy tắc trên. Chúng tôi nhận được:
(2)
Hoạt động được thực hiện được gọi là giảm thiểu FAL và dùng để tạo điều kiện thuận lợi cho quy trình xây dựng sơ đồ chức năng của thiết bị kỹ thuật số tương ứng.
Sơ đồ chức năng của thiết bị thực hiện FAL đang được xem xét được trình bày trong Hình 13.
Cần lưu ý rằng hàm (2) thu được sau khi biến đổi không được tối thiểu hóa hoàn toàn. Việc giảm thiểu hoàn toàn chức năng được thực hiện trong quá trình làm việc trong phòng thí nghiệm.
3. Mô tả đối tượng và công cụ nghiên cứu
Thiết bị được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm được thể hiện trong Hình 14.
3.1. Thiết bị này là một nhóm các phần tử logic được chế tạo trên các vi mạch dòng K155 (các phần tử DD1-DD4).
Đối với các vi mạch thuộc dòng này, đơn vị logic tương ứng với điện áp U 1 = (2,4 ¸ 5,0) V và số 0 logic - U 0 = (0 ¸ 0,8) V.
3.2. Logic “0” và “1” ở đầu vào của các phần tử được thiết lập bằng cách sử dụng các nút nằm trên bảng mặt trước của khối K32 dưới dòng chữ “Trình lập trình mã”. Các số nút trên bảng tương ứng với các số trên sơ đồ thiết bị.
Biểu diễn đồ họa hoàn chỉnh của các nút thuộc loại này (còn gọi là “nút chốt”) chỉ được hiển thị cho nút SA1.
Khi nhấn nút, đầu vào của các phần tử được kết nối qua điện trở R1 với nguồn có điện áp 5V. Trong trường hợp này, điện áp U 1 sẽ hoạt động ở đầu vào của các phần tử, tương ứng với việc cung cấp đơn vị logic cho đầu ra của vi mạch. Khi nhấn nút, đầu vào của phần tử sẽ được kết nối với một bus nằm ở điện thế đất, tương ứng với việc áp dụng mức logic 0 U 0 cho đầu ra của vi mạch.
3.3. Tín hiệu logic từ các cực của phần tử DD1 ¸ DD4 được cung cấp cho các chỉ báo kỹ thuật số và được tạo ra dưới dạng ký hiệu “0” và “1”. Các chỉ báo kỹ thuật số được đặt trong khối K32 ở bên trái (phải nhấn nút “IO 2” bên dưới các chỉ báo.
3.4. Tín hiệu từ đầu ra của phần tử DD5 được đưa qua mạch chuyển mạch đến đầu vào của đồng hồ vạn năng H3014. Đầu tiên, đồng hồ vạn năng được đặt ở chế độ đo điện áp DC “-V” và thực hiện các kết nối sau:
3.4.1. Đầu vào - ổ cắm vạn năng “-V” - được kết nối bằng cáp với ổ cắm “Đầu ra V ~” của khối K32.
3.4.2. Ổ cắm XS1 trên bo mạch thiết bị được kết nối bằng dây dẫn với ổ cắm bên trái dưới dòng chữ “Đầu vào 1” trong trường dòng chữ “Chuyển đổi”.
3.4.3. Phải nhấn nút “VSV VNK” phía trên ổ cắm trên.
3.4.4. Phải nhấn nút “VX 1” dưới dòng chữ “Control V ~” và nút “VSV VNK” trong trường dòng chữ “KVU” phải ở trạng thái phát hành.
4.1. Nghiên cứu đặc điểm hoạt động của các phần tử logic DD1 ¸ DD4 và xác định mục đích chức năng của chúng.
4.1.1. Bằng cách chỉ định các kết hợp khác nhau của các tín hiệu logic đầu vào, xác định giá trị của tín hiệu đầu ra và dựa trên kết quả đo, điền vào các bảng chân lý cho từng phần tử DD1 ¸ DD4 (Bảng 1 hoặc Bảng 2, tương ứng) trong báo cáo phòng thí nghiệm.
Bảng 1.
Ban 2.
4.1.2. Dựa trên kết quả đo (mục 4.1.1.), xác định mục đích chức năng của các phần tử và chỉ ra tên gọi của chúng trên sơ đồ trong báo cáo thí nghiệm.
Chú ý! Nghiêm cấm đưa các chỉ định vào văn bản hướng dẫn phương pháp.
4.2. Nghiên cứu các đặc tính hoạt động của phần tử DD5, xác định mục đích chức năng của nó và đo các mức điện áp tương ứng với các tín hiệu logic “0” và “1”.
4.2.1. Bằng cách đặt các tín hiệu logic “0” và “1” bằng nút SA12, hãy xác định mục đích chức năng của nó ở đầu vào của phần tử DD5 dựa trên tỷ lệ của các tín hiệu đầu ra (xem phần 3.1.). Đo giá trị điện áp ở đầu ra của phần tử cho từng tổ hợp tín hiệu đầu vào bằng đồng hồ vạn năng (phần 3.4.). Nhập dữ liệu đo vào bảng.
Bàn số 3.
4.2.2. Dựa trên kết quả đo (mục 4.2.1.), xác định mức điện áp logic 0 U 0 và mức logic U 1 cho loại vi mạch nhất định và thiết lập sự tuân thủ của chúng với dữ liệu hộ chiếu.
4.3. Thực hiện giảm thiểu hoàn toàn FAL được trình bày trong đoạn 2.7. Dựa vào kết quả giảm thiểu, hãy vẽ sơ đồ chức năng của thiết bị.
1. Tên và mục đích công việc
2. Sơ đồ thiết bị đang nghiên cứu
3. Bảng 1,2,3
4. Kết quả đo U 0 và U 1 (mục 4.2.2.)
5. Công thức tính và tính toán theo mục 4.3, sơ đồ thiết bị
6. Kết luận từ công việc
6. Câu hỏi kiểm tra
1. Đại số logic hoạt động trên những giá trị nào của biến?
2. Các dạng bài tập FAL cơ bản
3. Kiểu hàm logic cơ bản ở dạng đại số
4. “Phần tử logic” là gì?
5. Các phần tử Peirce và Schaeffer thực hiện những chức năng logic nào?
6. Điều gì quyết định số lượng kết hợp có thể có của các biến đầu vào cho một phần tử logic tùy ý?
7. Danh mục tài liệu đã sử dụng
Kỹ thuật điện và các nguyên tắc cơ bản của điện tử. O.A.Antonova, O.P.Gludkin và những người khác, ed. giáo sư O.P.Gludkina.-M.: Trường trung học, 1993.
Phòng thí nghiệm số 2
1. MỤC ĐÍCH CỦA CÔNG VIỆC
Nghiên cứu hoạt động của các phần tử logic điển hình; thực hiện các chức năng cơ bản và các chức năng khác bằng cách sử dụng các phần tử AND-NOT và OR-NOT cơ bản; việc sử dụng các phần tử logic làm công tắc tín hiệu.
2. QUY ĐỊNH LÝ LUẬN
IC loại LA thực hiện chức năng logic mAND - NOT, IC loại LE thực hiện chức năng logic mOR - NOT (m là số lượng đầu vào) và IC loại LN thực hiện chức năng logic NOT. Một gói vi mạch LAZ chứa bốn phần tử logic 2I-NOT. Một gói vi mạch LE1 chứa bốn phần tử logic 2OR-NOT. Một gói vi mạch LN1 chứa sáu phần tử NOT logic (bộ biến tần). Vi mạch LN1 có tầng đầu ra kéo đẩy. Các ký hiệu và sơ đồ chân của vi mạch LAZ, LE1 và LN1 được hiển thị trong Hình 2. 1.
Bức tranh 1
Các phần tử logic còn được gọi là cổng (công tắc tín hiệu). Điều này là do chúng có thể trì hoãn hoặc cho phép thông tin kỹ thuật số đi qua, giống như một chiếc van được thiết kế để kiểm soát dòng chất lỏng. Ký hiệu của van 2I với các tín hiệu ở đầu vào và đầu ra cũng như sơ đồ thời gian hoạt động của nó như một công tắc được hiển thị trong Hình. 2.
Hình 2
Nếu các xung hình chữ nhật từ bộ tạo được áp dụng cho đầu vào phía trên của phần tử logic 2I và mức đơn vị logic được áp dụng cho đầu vào phía dưới, thì các xung từ bộ tạo sẽ chuyển đến đầu ra của phần tử logic 2I (Hình 2). ). Điều này tuân theo quy luật hoạt động của phần tử AND. Nếu phần tử logic ở đầu vào thấp hơn được thay thế bằng số 0 logic, thì các xung từ đầu vào phía trên đến đầu ra của phần tử logic 2I sẽ không vượt qua, vì ít nhất một số 0. ở đầu vào của phần tử này cho giá trị 0 ở đầu ra.
3. THIẾT BỊ
Chân đế TsS-02 được sử dụng làm thiết bị đo lường.
4. QUY TRÌNH THỰC HIỆN CÔNG VIỆC
Trong công việc của bạn, hãy sử dụng các vi mạch K155JIA3, K155LE1, K155LN1.
1. Nghiên cứu hoạt động của các phần tử logic 2AND-NOT, 2OR-NOT và NOT
1.1. Vẽ sơ đồ nghiên cứu các phần tử logic (xem hình 3 a - c). Đặt trên chúng số lượng chân của các phần tử đã chọn của vi mạch. Chọn nguồn LU mà bạn sẽ sử dụng và đánh số của chúng vào sơ đồ.
1.2. Lắp ráp từng mạch điện hiển thị trong các hình này.
1.3. Bằng cách thay đổi sự kết hợp của các tín hiệu đầu vào, hãy theo dõi trạng thái đầu ra của phần tử logic đang nghiên cứu bằng đèn chỉ báo LED hoặc máy hiện sóng. Điền vào bảng chân trị của các nguyên tố (Bảng 1).
Bảng 1
| MỘT | TRONG | LA3 | LE1 | LN1 |
| Chức năng |
1.4. Đảm bảo các phần tử logic hoạt động chính xác.
Hình 3
2. Thực hiện các chức năng cơ bản trên phần tử NAND cơ bản
2.1. Vẽ các sơ đồ thể hiện trong hình. 4, một, 4, c. Đặt trên chúng số lượng chân của các phần tử đã chọn của vi mạch. Chọn nguồn LU mà bạn sẽ sử dụng và đánh số của chúng vào sơ đồ.
hinh 4
2.2.Lắp ráp từng mạch điện như trong các hình này.
2.3.Khi thay đổi sự kết hợp của các tín hiệu đầu vào, hãy theo dõi trạng thái đầu ra của tất cả các phần tử logic của mạch bằng đèn LED hoặc máy hiện sóng. Tạo bảng chân lý cho các mạch đang nghiên cứu.
2.4 Đảm bảo rằng kết quả thu được là chính xác bằng cách phân tích về mặt lý thuyết hoạt động của các mạch đang nghiên cứu.
2.5.Dùng bảng chân lý thu được, xác định loại hàm mà mỗi mạch thực hiện và ghi tên hàm vào cột “loại hàm” của các bảng.
3. Thực hiện các chức năng cơ bản trên phần tử OR-NOT cơ bản
3.1. Vẽ các sơ đồ như hình 5, a, b, c. Đặt trên chúng số lượng chân của các phần tử đã chọn của vi mạch. Chọn nguồn LU mà bạn sẽ sử dụng và đánh số của chúng vào sơ đồ.
Hình 5.
3.2. Lắp ráp từng mạch điện hiển thị trong các hình này.
3.3. Bằng cách thay đổi sự kết hợp của các tín hiệu đầu vào, hãy theo dõi trạng thái đầu ra của tất cả các phần tử logic của mạch bằng đèn LED hoặc máy hiện sóng. Điền vào bảng chân trị của các mạch đang nghiên cứu tương tự như bảng. 3...5.
3.4. Đảm bảo kết quả thu được là chính xác bằng cách phân tích về mặt lý thuyết hoạt động của các mạch đang nghiên cứu.
3.5. Sử dụng bảng chân trị, xác định loại hàm mà mỗi mạch thực hiện và viết tên hàm vào cột “loại hàm” của bảng.
4. Thực hiện các loại chức năng trên các phần tử cơ bản AND-NOT và OR-NOT
4.1. Vẽ các sơ đồ như hình 6, a, b. Đặt trên chúng số lượng chân của các phần tử đã chọn của vi mạch. Chọn nguồn LU mà bạn sẽ sử dụng và đánh số của chúng vào sơ đồ.
Hình 6
4.2. Lắp ráp từng mạch điện hiển thị trong các hình này.
4.3. Bằng cách thay đổi sự kết hợp của các tín hiệu đầu vào, hãy theo dõi trạng thái đầu ra của tất cả các phần tử logic của mạch bằng đèn LED hoặc máy hiện sóng. Điền vào bảng chân lý của mạch đang nghiên cứu.
4.4. Đảm bảo kết quả thu được là chính xác bằng cách phân tích về mặt lý thuyết hoạt động của các mạch đang nghiên cứu.
5. Ứng dụng các phần tử logic làm công tắc tín hiệu
5.1. Vẽ mạch nghiên cứu các phần tử logic (xem hình 7, a - d). Đặt trên chúng số chân của các phần tử logic của vi mạch được chọn để nghiên cứu. Chọn nguồn LU mà bạn sẽ sử dụng và đánh số của chúng vào sơ đồ.
5.2. Lắp ráp từng mạch như hình 7, a, c, nếu chỉ có đèn LED để điều khiển tín hiệu đầu vào và đầu ra. Nếu bạn có máy hiện sóng, hãy lắp ráp các mạch như trong Hình 7, c, d.
5.3. Quan sát dạng sóng ở đầu vào A của cổng logic và tín hiệu đầu ra C, đầu tiên là khi có mức logic ở đầu vào B, sau đó là khi có mức logic 0. Để thực hiện việc này, hãy kết nối đèn chỉ báo LED với đầu ra của mạch (Hình 7, a, c). Khi nghiên cứu các mạch (Hình 7, c, d), hãy kết nối đầu vào của kênh đầu tiên của máy hiện sóng với đầu vào A của phần tử logic và đầu vào của kênh thứ hai với đầu ra của phần tử logic. Đồng bộ hóa quá trình quét dao động ký với tín hiệu của kênh đầu tiên. Vẽ sơ đồ thời gian (biểu đồ dao động) của tín hiệu ở đầu vào và đầu ra của các phần tử đang nghiên cứu cho cả hai trường hợp (Hình 8 a, b).
5.4. Xác minh hoạt động chính xác của các phần tử logic dưới dạng công tắc tín hiệu bằng cách phân tích hoạt động của chúng về mặt lý thuyết.
Hình 7
Hình 8
Báo cáo công việc phải có:
Tên công việc và mục đích công việc;
Đề án đang nghiên cứu;
Bảng sự thật;
Sơ đồ thời gian;
So sánh số liệu thực nghiệm với kết quả phân tích lý thuyết;
Kết luận từ công việc.
CÂU HỎI KIỂM SOÁT
1. Có bao nhiêu cách kết hợp khác nhau cho 4 tín hiệu đầu vào?
2. Ký hiệu của phần tử logic ZILI trông như thế nào?
3. Chức năng đầu ra của cổng NAND sẽ thay đổi như thế nào nếu đầu vào của nó bị đảo ngược?
4. Cổng logic nào đảo ngược tín hiệu đầu vào khi truyền chúng đến đầu ra?
5. Những tín hiệu nào phải được cung cấp cho hai đầu vào còn lại của phần tử logic ZILI để các xung từ đầu vào đầu tiên truyền đến đầu ra?
E.N. Malysheva
Khái niệm cơ bản
Vi điện tử
Xưởng thí nghiệm
Tobolsk - 2012
UDC 621.3.049.77
Được xuất bản theo quyết định của Cục Công nghệ và Kỷ luật Kỹ thuật TSPI mang tên. DI. Mendeleev
Malysheva E.N. Nguyên tắc cơ bản của vi điện tử. Phòng thí nghiệm: Sách giáo khoa. – Tobolsk: TGPI được đặt theo tên. DI. Mendeleeva, 2012. – 60 tr.
Người phản biện: Novoselov V.I., Ph.D. Sc., Phó Giáo sư, Khoa Vật lý và MPF
© Malysheva EN, 2012
© TGPI được đặt theo tên. DI. Mendeleev, 2012
Ghi chú giải thích
Cuốn sách giáo khoa này được biên soạn dưới dạng một cuốn sách bài tập và được cung cấp kèm theo một buổi hội thảo trong phòng thí nghiệm dành cho sinh viên các trường đại học sư phạm nghiên cứu các nguyên tắc cơ bản của vi điện tử. Hội thảo trong phòng thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng giá đỡ phổ quát và dành cho việc nghiên cứu các thành phần, thành phần và thiết bị của công nghệ kỹ thuật số.
1. Nghiên cứu hoạt động của các phần tử logic cơ bản.
2. Nghiên cứu hoạt động của trigger.
3. Nghiên cứu hoạt động của sổ đăng ký.
4. Nghiên cứu hoạt động của bộ chuyển mã tổ hợp.
5. Nghiên cứu hoạt động của đồng hồ đo.
6. Nghiên cứu hoạt động của bộ cộng.
7. Nghiên cứu hoạt động của thiết bị số học - logic.
8. Nghiên cứu hoạt động của thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên.
9. Nghiên cứu hoạt động của mô hình máy tính.
Mỗi tác phẩm bao gồm các phần sau:
Tài liệu lý thuyết, việc nắm vững nó là cần thiết để hoàn thành công việc;
Mô tả công việc;
Các câu hỏi để đánh giá tác phẩm này.
Phòng thí nghiệm số 1.
Nghiên cứu hoạt động của các phần tử logic cơ bản
Mục tiêu của công việc: nghiên cứu nguyên lý hoạt động và nghiên cứu thực nghiệm hoạt động của các phần tử logic.
Thông tin chung
Các phần tử logic, cùng với các phần tử lưu trữ, tạo thành nền tảng của máy tính, dụng cụ đo lường kỹ thuật số và thiết bị tự động hóa. Các phần tử logic thực hiện các phép toán logic đơn giản nhất trên thông tin số. Chúng được tạo ra trên cơ sở các thiết bị điện tử hoạt động ở chế độ phím, được đặc trưng bởi hai trạng thái chính: “Bật” - “Đã tắt”. Vì vậy, thông tin số thường được biểu diễn dưới dạng nhị phân, khi tín hiệu chỉ lấy hai giá trị: “0” (số 0 logic) và “1” (số logic), tương ứng với hai trạng thái của khóa. Hai vị trí này (logic 1 và logic 0) tạo thành bảng chữ cái điện tử hoặc cơ sở của mã nhị phân.
Đầu vào của bất kỳ thiết bị kỹ thuật số nào đều nhận được một tập hợp các từ mã, nó sẽ chuyển đổi thành các từ mã hoặc một từ khác. Các từ mã đầu ra là một hàm nhất định mà các từ mã đầu vào là đối số của hàm này. Chúng được gọi là hàm đại số logic.
Các hàm logic, giống như các hàm toán học, có thể được viết dưới dạng công thức hoặc bảng - bảng chân lý, liệt kê tất cả các tổ hợp đối số có thể có và các giá trị tương ứng của các hàm logic. Một thiết bị được thiết kế để thực hiện một số chức năng nhất định của đại số logic được gọi là phần tử logic. Chúng ta hãy nhìn vào một số trong số họ.
Phần tử logic KHÔNG
phủ định logic (đảo ngược). Sự phủ định logic của câu A là câu X đúng khi A sai..
Phần tử logic VÀ
Được thiết kế để thực hiện một chức năng phép nhân logic (kết hợp).Phép nhân logic là sự kết nối giữa hai câu lệnh đơn giản A và B, do đó, câu lệnh phức X chỉ đúng nếu cả hai câu lệnh đều đúng cùng một lúc.
Phần tử logic VÀ KHÔNG
Được thiết kế để thực hiện một chức năng phủ định của phép nhân logic (phủ định của kết hợp).Sự phủ định của phép nhân hoặc hàm Schaeffer là mối liên hệ giữa hai câu lệnh đơn giản A và B, do đó một câu lệnh phức X chỉ sai nếu cả hai câu lệnh đều đúng cùng một lúc.
Trình tự công việc
Thiết bị: chân đế đa năng, nguồn điện, board P1, card công nghệ I-1 - I-9.
1. Phân tích hoạt động của đèn LED trên chân đế để xác định mức tín hiệu logic.
2. Kiểm tra hoạt động của các thiết bị logic, tuần tự sử dụng bản đồ công nghệ. Hoàn thành các nhiệm vụ sau cho mỗi sơ đồ:
MỘT. điền vào bảng sự thật,
b. sử dụng dữ liệu thu được, xác định các yếu tố logic,
V. kể tên các hàm đại số logic mà chúng thực hiện,
d. Chỉ định các phần tử logic trên sơ đồ bằng các ký hiệu tương ứng,
d. Viết các công thức biểu diễn mối quan hệ giữa đặc tính đầu vào và đầu ra.
 |
Câu hỏi để kiểm tra 1. Mục đích và phạm vi của các phần tử logic là gì? 2. Xác định các hàm logic cơ bản. 3. Sử dụng đèn chỉ báo LED, xác định mức tín hiệu logic ở đầu ra của mạch. 4. Xác định các loại phần tử logic trong mạch từ dữ liệu đầu ra. 5. Dựa vào dấu hiệu của mạch tích hợp nằm trên bo mạch được sử dụng, hãy cho biết đặc điểm của chúng. Phòng thí nghiệm số 2. Thông tin chung Các thiết bị kỹ thuật số phức tạp hơn được xây dựng từ các phần tử logic. Một trong những thành phần phổ biến nhất của công nghệ kỹ thuật số là trigger. Bộ kích hoạt là một thiết bị có hai trạng thái cân bằng ổn định và có khả năng chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác dưới tác động của tín hiệu điều khiển. Mỗi trạng thái kích hoạt tương ứng với một mức điện áp đầu ra (cao hoặc thấp) nhất định, có thể được duy trì trong khoảng thời gian bất kỳ. Do đó, trình kích hoạt được gọi là máy tự động kỹ thuật số đơn giản nhất có bộ nhớ, tức là. trạng thái của chúng được xác định không chỉ bởi các tín hiệu đầu vào tại một thời điểm nhất định mà còn bởi trình tự của chúng trong các chu kỳ xung nhịp trước đó của bộ kích hoạt. Hiện nay, hầu hết các flip-flop đều dựa trên các phần tử logic ở dạng mạch tích hợp (IC). Chúng được sử dụng như các phần tử chuyển mạch độc lập hoặc là một phần của các thiết bị kỹ thuật số phức tạp hơn, chẳng hạn như bộ đếm, bộ chia tần số, thanh ghi, v.v. Dựa trên phương pháp ghi thông tin, trigger được chia thành thiết bị đồng bộ và không đồng bộ. Trong trình kích hoạt không đồng bộ, thông tin được ghi lại trực tiếp khi có tín hiệu đầu vào. Trong các flip-flop đồng bộ (đồng hồ), thông tin sẽ chỉ được ghi nếu có xung đồng bộ đồng hồ. Theo đặc điểm chức năng của chúng, các bộ kích hoạt được phân biệt: với bộ kích hoạt riêng biệt (bộ kích hoạt RS), với các phần tử trễ (bộ kích hoạt D), với bộ kích hoạt đếm (bộ kích hoạt T), bộ kích hoạt phổ quát (bộ kích hoạt JK). Thông thường, trigger có hai đầu ra: thuận () và nghịch đảo (). Trạng thái của trigger được xác định bởi điện áp ở đầu ra trực tiếp. Đầu vào kích hoạt có các chỉ định sau: S – đầu vào riêng biệt để cài đặt kích hoạt ở một trạng thái duy nhất; R – đầu vào riêng biệt để đặt bộ kích hoạt về trạng thái 0; D – thông tin đầu vào; C – đầu vào đồng bộ hóa; T – đếm đầu vào và những thứ khác. Cơ sở của tất cả các mạch flip-flop là flip-flop RS không đồng bộ. Có hai loại flip-flop RS: loại được xây dựng trên phần tử logic "OR-NOT" và phần tử logic "NAND". Chúng khác nhau về mức độ tín hiệu hoạt động và có chỉ định riêng (xem bảng). Dép xỏ ngón RS có các chế độ hoạt động: cài đặt về 0 hoặc một trạng thái, lưu trữ, chế độ cấm. Một sự kết hợp bị cấm (tín hiệu hoạt động được cung cấp cho cả hai đầu vào) được thực hiện khi đưa ra lệnh trái ngược nhau: được đặt đồng thời ở trạng thái 1 và 0. Trong trường hợp này, các mức điện áp giống nhau được thực hiện ở đầu ra trực tiếp và nghịch đảo, theo định nghĩa thì không nên như vậy. D-flip-flop có xung nhịp có đầu vào D để cung cấp thông tin (0 hoặc 1) và đầu vào đồng hồ C. Các xung đồng bộ hóa (C = 1) từ một bộ tạo xung đặc biệt được cung cấp cho đầu vào C. D flip-flop không có sự kết hợp bị cấm của các tín hiệu đầu vào. Flip-flop đếm T có một đầu vào điều khiển T. Trạng thái kích hoạt thay đổi bất cứ khi nào tín hiệu điều khiển thay đổi. T-flip-flop thuộc một loại phản ứng với mặt trước của xung, tức là. đối với chênh lệch 0-1, số khác - đối với tỷ số cắt (chênh lệch 1-0). Trong mọi trường hợp, tần số xung đầu ra thấp hơn 2 lần tần số xung đầu vào. Do đó, bộ kích hoạt T được sử dụng làm bộ chia tần số cho bộ đếm 2 hoặc modulo 2. Bộ kích hoạt loại này không có sẵn dưới dạng IC. Chúng có thể được tạo dễ dàng dựa trên flip-flop D và JK. Dép xỏ ngón JK rất phổ biến, chúng có đầu vào thông tin J và K và đầu vào đồng bộ hóa C. Chúng được sử dụng để tạo bộ đếm, thanh ghi và các thiết bị khác. Với một số chuyển đổi đầu vào nhất định, flip-flop JK có thể hoạt động như flip-flop RS, flip-flop D và flip-flop T. Do tính linh hoạt này, chúng có sẵn trong tất cả các dòng IC. Trình tự công việc Thiết bị: chân đế đa năng, nguồn điện, board P2, card công nghệ II-1 - II-4. 1. Chọn bộ kích hoạt trong mạch. 2. Hoàn thành các nhiệm vụ sau cho từng sơ đồ: a) viết tên của trình kích hoạt, b) lập bảng thay đổi trạng thái tùy thuộc vào tín hiệu đầu vào, biểu thị các tín hiệu hoạt động bằng một mũi tên ( - mức cao - mức logic, ¯ - mức thấp - mức logic 0), c) xác định loại đầu vào (R hoặc S), chỉ ra các ký hiệu này trong bảng và chỉ ra trên sơ đồ (đối với thẻ II-1 và II-2), d) chỉ ra các chế độ hoạt động của bộ kích hoạt, e) vẽ sơ đồ thời gian của các trạng thái kích hoạt.
Cò súng ______________________________________________________________
Cò súng ______________________________________________________________
Cò súng ______________________________________________________________
Câu hỏi để kiểm tra 1. Trình kích hoạt là gì? 2. Giải thích mục đích của đầu vào flip-flop. 3. Mức tín hiệu hoạt động là gì? 4. Sự khác biệt giữa trình kích hoạt đồng bộ và không đồng bộ là gì? 5. Giải thích bản chất của trạng thái “bị cấm” trong flip-flop RS. 6. Sử dụng sơ đồ, hãy cho chúng tôi biết trạng thái của bộ kích hoạt ở mỗi chu kỳ hoạt động. 7. Dựa vào dấu hiệu của mạch tích hợp nằm trên bo mạch được sử dụng, hãy cho biết đặc điểm của chúng. Phòng thí nghiệm số 3. Thông tin chung Thanh ghi là một đơn vị hoạt động bao gồm các flip-flop và được thiết kế để nhận và lưu trữ thông tin ở dạng mã nhị phân. Độ dài của các từ mã được ghi vào thanh ghi phụ thuộc vào số lượng ô kích hoạt tạo nên nó. Bởi vì một trình kích hoạt chỉ có thể đảm nhận một trạng thái ổn định tại một thời điểm nhất định, sau đó, chẳng hạn, để viết một từ 4 bit, bạn phải có một thanh ghi gồm bốn ô kích hoạt. Dựa trên phương pháp viết các từ mã, các thanh ghi song song, tuần tự (dịch chuyển) và phổ quát được phân biệt. Trong các thanh ghi song song, từ mã được viết ở dạng song song, tức là tới tất cả các tế bào kích hoạt cùng một lúc. Trong thanh ghi nối tiếp, từ mã được viết tuần tự, bắt đầu từ chữ số có nghĩa ít nhất hoặc có nghĩa nhất. Tất cả các flip-flop có trong thanh ghi được thống nhất bởi một đầu vào đồng bộ hóa chung; một số loại mạch có đầu vào chung R cho hoạt động về 0.
Trình tự công việc Thiết bị: chân đế đa năng, nguồn điện, board P2, P3, jumper, card công nghệ II-5, II-6, III-1, III-2. 1. Viết tên thiết bị cho biết dung lượng bit của nó. 2. Phân tích hoạt động của thanh ghi hai bit. 3. Hoàn thành các nhiệm vụ sau cho từng sơ đồ: a) ghi tên người đăng ký, b) ghi một số từ mã khác nhau vào thanh ghi, nhập kết quả vào bảng phụ thuộc của trạng thái đầu ra vào tín hiệu đầu vào, c) vẽ ký hiệu cho thiết bị, II-5 (P2) |
II-6 (P2)
_______________________________________________________________
Phần kết luận: ________________________________________________________
________________________________________________________
4. Đối với các thanh ghi 4 bit, hãy hoàn thành các tác vụ:
a) ghi tên sổ ghi chỉ rõ dung lượng của sổ đó,
b) phác thảo cấu trúc logic bên trong,
c) ghi một số từ mã khác nhau vào thanh ghi, nhập kết quả vào bảng phụ thuộc của trạng thái đầu ra vào tín hiệu đầu vào,
d) rút ra kết luận: cần bao nhiêu chu kỳ xung nhịp để viết một từ mã vào thanh ghi này?
III-1 (P3)
_______________________________________________________________
| Cổng vào | Thoát | |||
| D | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
 |
| Cổng vào | Thoát | |||
| D | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
Phần kết luận: _________________________________________________________
_________________________________________________________
III-2 (P3)
_______________________________________________________________
| Đầu vào | Thoát | ||||||
| D4 | D3 | D2 | D1 | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
Phần kết luận: ___________________________
___________________________
Câu hỏi để kiểm tra
1. Thiết bị nào được gọi là thanh ghi? Nó dùng để làm gì?
2. Bạn biết những loại sổ đăng ký nào? Họ khác nhau như thế nào?
3. Giải thích khái niệm “độ sâu bit”. Biểu thức "thanh ghi 4 bit" nghĩa là gì?
4. Bạn cần thay đổi sơ đồ chức năng như thế nào để có được thanh ghi 4 bit từ thanh ghi 2 bit?
5. Sử dụng thanh ghi 2 (4) bit có thể viết được bao nhiêu từ khác nhau?
6. Giải thích trên từng sơ đồ chức năng bạn ghi từ mã đó như thế nào?
Phòng thí nghiệm số 4.
Thông tin chung
Bộ chuyển đổi mã tổ hợp được thiết kế để chuyển đổi mã song song phần tử m ở đầu vào của máy kỹ thuật số thành mã phần tử n ở đầu ra của nó, tức là để chuyển đổi một từ mã từ dạng này sang dạng khác. Mối quan hệ giữa dữ liệu đầu vào và đầu ra có thể được xác định bằng cách sử dụng các hàm logic hoặc bảng chân lý. Các loại bộ chuyển đổi mã phổ biến nhất là bộ mã hóa, bộ giải mã, bộ ghép kênh và bộ giải mã.
Bộ mã hóa được sử dụng trong các hệ thống đầu vào thông tin để chuyển đổi một tín hiệu đơn lẻ ở một trong các đầu vào của nó thành mã nhị phân nhiều bit ở đầu ra. Do đó, tín hiệu từ mỗi phím trên bàn phím, biểu thị một số hoặc chữ cái, được gửi đến đầu vào tương ứng của bộ mã hóa và ở đầu ra của nó, ký hiệu này được hiển thị dưới dạng từ mã nhị phân. Bộ giải mã thực hiện thao tác ngược lại và được sử dụng trong các hệ thống đầu ra thông tin. Để đánh giá trực quan thông tin đầu ra, bộ giải mã được sử dụng cùng với hệ thống hiển thị. Một loại chỉ báo là đèn LED 7 đoạn hoặc đèn báo tinh thể lỏng. Để làm điều này, các tín hiệu đầu ra của bộ giải mã được chuyển đổi thành mã của chỉ báo 7 đoạn.
Bộ ghép kênh giải quyết vấn đề chọn thông tin từ nhiều nguồn, bộ tách kênh giải quyết vấn đề phân phối thông tin giữa một số máy thu. Các thiết bị này được sử dụng trong các hệ thống xử lý công nghệ kỹ thuật số để kết nối các bộ xử lý riêng lẻ với nhau.
Trình tự công việc
Thiết bị: chân đế đa năng, nguồn điện, board P4, card công nghệ IV-1, IV-2, IV-3.
1. Phân tích hoạt động của bộ giải mã.
2. Hoàn thành các nhiệm vụ sau đối với Đề án IV-1 và IV-2:
a) lập bảng về sự phụ thuộc của trạng thái đầu ra vào tín hiệu đầu vào,
b) rút ra kết luận: thiết bị dịch sang hệ thống mã hóa nào?
c) Một số nhị phân có bao nhiêu chữ số trong mạch IV-2? Công tắc bật tắt SA5 thực hiện nhiệm vụ gì?
Bộ ghép kênh
3. Phân tích hoạt động của mạch chứa bộ ghép kênh và hoàn thành các nhiệm vụ:
a) tìm bộ ghép kênh trong sơ đồ,
b) kiểm tra xem thông tin đến từ đâu ở đầu vào của bộ ghép kênh,
c) kiểm tra xem thiết bị nào được sử dụng để đặt địa chỉ cho bộ ghép kênh,
d) đặt bộ ghép kênh địa chỉ của đầu vào thông tin mà bạn muốn gửi tín hiệu đến đầu ra của nó,
e) điền vào bảng sự phụ thuộc của tín hiệu đầu ra vào thông tin đầu vào và địa chỉ được cung cấp cho bộ ghép kênh, nhập các địa chỉ khác nhau và cung cấp thông tin khác nhau cho đầu vào.
| Địa chỉ | Số Đầu vào D được kết nối với đầu ra | Thông tin đầu vào | Đầu ra Y | |||||||||
| A2 | A1 | A0 | D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | D5 | D6 | D7 | ||
Câu hỏi để kiểm tra
1. Thiết bị nào được gọi là bộ giải mã? Nó dùng để làm gì?
2. Thiết bị nào được gọi là bộ ghép kênh? Nó dùng để làm gì?
3. Sơ đồ IV-2 sử dụng loại chỉ thị nào?
4. Cụm từ “hệ mã thông tin nhị phân” (thập phân, thập lục phân) có nghĩa là gì?
Mục tiêu của công việc: 1) nghiên cứu nguyên lý xây dựng chip logic nối tiếp;
2) nghiên cứu các hàm logic của một và hai biến và cách thực hiện chúng.
Thông tin chung:
Phần tử logic(LE) được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa, công nghệ máy tính và dụng cụ đo lường kỹ thuật số. Chúng được tạo ra trên cơ sở các thiết bị điện tử hoạt động ở chế độ chính, trong đó mức tín hiệu chỉ có thể nhận hai giá trị. Trong logic dương, người ta chấp nhận rằng mức tín hiệu cao tương ứng với mức logic (1) và mức tín hiệu thấp tương ứng với mức logic 0 (0).
Hàm logic biểu thị sự phụ thuộc của các biến logic đầu ra vào các biến logic đầu vào và nhận các giá trị 0 hoặc 1. Sẽ thuận tiện khi biểu diễn bất kỳ hàm logic nào dưới dạng bảng trạng thái (bảng chân lý), trong đó có thể kết hợp các đối số và các hàm tương ứng được viết
Hoạt động của các thiết bị logic được phân tích bằng đại số logic (đại số Boolean), trong đó một biến chỉ có thể nhận hai giá trị: 0 hoặc 1.
Các hoạt động logic chính là (Bảng 1):
1) phép nhân logic: y=x 1 · x 2 ·...· x n (đọc “và X 1, và X 2 và X N");
2) phép cộng logic: y=x 1 +x 2 +...+x n (đọc là “hoặc X 1, hoặc X 2 ,..., hoặc X N");
3) phủ định logic: (đọc “không X”).
Như có thể thấy trong Bảng 1, tín hiệu đầu ra của phần tử OR bằng 1 nếu ít nhất một trong các đầu vào của nó được cung cấp tín hiệu 1. Phần tử AND tạo ra 1 nếu tín hiệu 1 được áp dụng cho tất cả các đầu vào.
Tất cả các hàm logic có thể có của n biến có thể được hình thành bằng cách sử dụng kết hợp ba phép toán cơ bản: AND, OR, NOT. Do đó, một tập hợp như vậy được gọi là cơ sở logic hoặc đầy đủ về mặt chức năng. Sử dụng các định luật đại số Boole (Bảng 1), có thể chứng minh rằng đó là tập hợp của một hàm AND-NOT, OR-NOT.
Các phần tử cơ bản của cùng một chuỗi sử dụng cùng cách triển khai vi mạch. Dòng sản phẩm này được đặc trưng bởi các thông số điện, thiết kế và công nghệ chung.
Các mạch tích hợp dòng 155 là các cổng logic bóng bán dẫn (TTL) có 14 hoặc 16 chân. Phần tử cơ bản của chuỗi là phần tử logic NAND, bao gồm một bóng bán dẫn đa cực phát VT1 và một bộ biến tần khuếch đại phức tạp.
Bảng 1
| Loại sản phẩm | Chức năng logic (hoạt động) | Ký hiệu phép toán logic | Bảng chân lý | Hình ảnh có điều kiện | ||||
| x 1 | ||||||||
| x 2 | ||||||||
| Phần tử KHÔNG (biến tần) | Phủ định logic, đảo ngược | ù x | x | X 1y | ||||
| Phần tử AND (liên từ) | Phép nhân logic, Phép nối | 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 | ||||
| Phần tử OR (phân cách) | Phép cộng, phép tách logic | x 1 +x 2 x 1 Ú x 2 | x 1 +x 2 | x 1 1 y x 2 y=x 1 +x 2 | ||||
| Phần tử NAND (Phần tử Schaeffer) | Phủ định của liên từ | _____ x 1 · x 2 | _____ x 1 · x 2 | x 1 & y x 2 y= | ||||
| Phần tử NOR (Phần tử xuyên thấu) | Phủ định của sự phân ly | _____ x 1 +x 2 | _____ x 1 +x 2 | x 1 1 y x 2 y= |
Hiện nay, một số loại vi mạch có phần tử TTL được sử dụng: tiêu chuẩn (dòng 133; K155), tốc độ cao (dòng 130; K131), nguồn vi mô (dòng 134). Ngoài việc mở rộng phạm vi các phần tử của dòng K531 và K555, dòng TTLSh hứa hẹn nhất hiện đang được tích cực phát triển - K1533 công suất vi mô và K1531 tốc độ cao, được chế tạo trên cơ sở những thành tựu mới nhất trong công nghệ sản xuất vi mạch - ion cấy ghép và quang khắc chính xác.
Trong những năm gần đây, các phần tử logic lập trình đã phát triển, trên đó nhiều thiết bị kỹ thuật số có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các lập trình viên.
Bất kỳ hàm logic phức tạp nào cũng có thể được triển khai bằng cách sử dụng LE thực hiện các hàm cơ bản AND-NOT, OR-NOT. Giả sử bạn cần tạo một mạch tổ hợp có bốn đầu vào x 1 , x 2 , x 3 , x 4 và một đầu ra y. Mức điện áp cao chỉ xuất hiện ở đầu ra nếu có mức điện áp cao ở ba đầu vào, tức là. y= 1 lúc x 1 =x 2 =x 3 = 1 và x 4 = 0. Một sơ đồ như vậy có thể được tạo ra bằng cách chọn các phần tử. Ví dụ: phần tử 3I-NOT khi được áp dụng cho đầu vào của nó x 1 =x 2 =x 3 = 1 cho tín hiệu đầu ra y 1 = 0. Phục vụ nó và x 4 = 0 vào đầu vào của phần tử 2OR-NOT, chúng ta nhận được y=1 (Hình 1).
Trình tự tiến hành thí nghiệm:
1) Cài đặt một khối phần tử logic (LE).
2) Kết nối nguồn điện GN1 với ổ cắm “5V”.
3) Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của LE. Để thực hiện việc này, hãy áp dụng tín hiệu (0 hoặc 1) cho đầu vào của chúng. Giám sát các đầu ra bằng cách sử dụng máy kiểm tra logic.
4) Lắp ráp các mạch tổ hợp trên LE (Hình 2).
 |
Kiểm tra công việc của họ. Tạo bảng chân lý cho các mạch đang nghiên cứu.
1. Chức danh công việc.
2. Mục tiêu của công việc.
3. Mạch của các phần tử logic.
4. Các bảng sự thật.
5. Kết luận về công việc.
Trong đầu ra, chỉ ra mục đích của các phần tử logic và phạm vi của chúng.
Câu hỏi kiểm soát:
1. Bạn biết những phép tính nào của đại số logic?
2. Cho ví dụ về các thiết bị số đơn giản nhất dựa trên các phần tử logic.
3. Giải thích hoạt động của các cổng logic cơ bản.
4. Cách LE được phân loại theo cách triển khai vi mạch của chúng.
NGHIÊN CỨU KÍCH HOẠT TRÊN IC LOGIC.
Mục tiêu của công việc: nghiên cứu mạch và chức năng của các loại kích hoạt chính; nghiên cứu thực nghiệm về mạch kích hoạt và mạch điều khiển.
Phòng thí nghiệm số 2
Văn học:
2. V.S. Yampolsky Nguyên tắc cơ bản về tự động hóa và thiết bị điện tử. – M.: Sự giác ngộ. - 1991. - §3.1 -3.4
Tiến triển:
- Bật thiết bị đầu cuối, kết nối với mạng cục bộ và tải trang web “Các nguyên tắc cơ bản của vi điện tử”. Chọn mã số công việc của phòng thí nghiệm, đăng ký và bắt đầu hoàn thành nhiệm vụ theo hướng dẫn xuất hiện trên màn hình và mô tả này.
- Trong mỗi nhiệm vụ trong số 10 nhiệm vụ, hãy chọn một nút chỉ chứa các phần tử logic trong sơ đồ đã cho của máy kỹ thuật số và vẽ sơ đồ mạch của nó bằng UGO tiêu chuẩn của Nga
- Mô phỏng hoạt động của từng mạch điện bằng Electronic Workbench và tạo bảng chân lý cho thiết bị đang nghiên cứu
- Xác định chức năng logic của thiết bị đang nghiên cứu và cung cấp biểu diễn đồ họa thông thường (UGO) của thiết bị đó
- Trong mỗi tác vụ, tạo hai mạch bổ sung để thực hiện cùng chức năng logic bằng cách sử dụng phần tử 2AND-NOT (phần tử Schaeffer) và phần tử 2OR-NOT (phần tử Pierce), sử dụng số lượng cổng tối thiểu
- Trong nhiệm vụ 11, bằng cách tương tự với các sơ đồ trước, hãy bổ sung cho thiết bị đã cho sơ đồ mạch của một nút cho phép bạn cung cấp tổ hợp tín hiệu logic tùy ý cho đầu vào X1¸X3 và cho biết trạng thái của từng đầu vào và đầu ra. Khảo sát hoạt động của mạch tương tự như các công việc trước
Báo cáo cho từng nhiệm vụ của phòng thí nghiệm phải được chuẩn bị theo mẫu được đưa ra trong PHỤ LỤC 1.
Khi bảo vệ công việc của mình, hãy có thể giải thích từng kết quả thu được.
PHỤ LỤC 1
Đoạn báo cáo (sử dụng ví dụ về một nhiệm vụ)
Bài tập 1.
Một ví dụ về sơ đồ được đưa ra trong bài tập.
TRONG ở dạng này vẽ lại nó không cần!
Một đoạn báo cáo về nhiệm vụ này được đưa ra dưới đây.
Nhiệm vụ 1: chức năng mà mạch thực hiện là “2I-NOT”
Lược đồ: UGO: Bảng chân lý:
“2I-NOT” trên phần tử Schaeffer. "2I-NOT" trên các phần tử của Pierce.
PHỤ LỤC 2
Bảng UGO và chân lý của một số phần tử logic
1. Yếu tố “2I-NOT”
2. Yếu tố “2OR-NOT”
3. Phần tử OR độc quyền
PHỤ LỤC 3
Ví dụ về các ký hiệu đồ họa tượng trưng của các yếu tố logic theo GOST (tiêu chuẩn Nga) và ANSI (Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ)
| UGO theo ANSI | UGO theo GOST | Mục đích chức năng |
| “2I” (Cổng VÀ 2 đầu vào) | ||
| “3I” (Cổng 3 đầu vào VÀ) | ||
| “2I-NOT” (Cổng NAND 2 đầu vào) | ||
| "2OR" (Cổng HOẶC 2 đầu vào) | ||
| "2OR-NOT" (Cổng NOR 2 đầu vào) | ||
| Cổng NOR 3 đầu vào | ||
| Cổng KHÔNG | ||
 | "OR độc quyền" (Cổng XOR 2 đầu vào) | |
| "độc quyền HOẶC KHÔNG" (Cổng XNOR 2 đầu vào) | ||
| Bộ cộng Modulo 2 6 đầu vào (Cổng XOR 6 đầu vào) |
Phòng thí nghiệm số 3.
Nghiên cứu các bộ kích hoạt loại RS-, RST-, D- và JK.
Văn học:
1. A. A. Kovalenko, MD Petropavlovsky. Nguyên tắc cơ bản của vi điện tử: Sách giáo khoa. - Barnaul: Nhà xuất bản BSPU, 2005. – 222 tr.
2. V.S. Yampolsky. Nguyên tắc cơ bản của tự động hóa và công nghệ máy tính điện tử. – M.: Sự giác ngộ. – 1991. – 223 tr.
4. Hướng dẫn thực hiện thí nghiệm ảo bằng chương trình mô hình mạch điện tử Electronic Workbench 5.12
Tiến triển:
- Bật thiết bị đầu cuối, kết nối với mạng cục bộ và tải trang web “Các nguyên tắc cơ bản của vi điện tử”. Chọn mã số công việc trong phòng thí nghiệm, đăng ký và bắt đầu hoàn thành nhiệm vụ theo hướng dẫn xuất hiện trên màn hình và mô tả này
- Khám phá hoạt động của flip-flop RS không đồng bộ với đầu vào nghịch đảo trên các phần tử logic 2I-NOT.
Sử dụng chương trình Bàn làm việc Điện tử, lắp ráp mạch kích hoạt như trong hình.
Để điều khiển bộ kích hoạt, hãy sử dụng Công tắc kết nối đầu vào với cực nguồn (V cc) hoặc với cực nối đất (Mặt đất) và để cho biết trạng thái của đầu vào và đầu ra, hãy sử dụng đầu dò (Đầu dò xanh và Đầu dò đỏ tương ứng ).
Tiến hành nghiên cứu theo trình tự sau:
Bảng trạng thái kích hoạt
| Số kết hợp | Hoạt động | ||
| Cài đặt đầu ra | |||
Trong phiên bản viết tắt, bảng trạng thái của flip-flop RS với đầu vào nghịch đảo thường được mô tả dưới dạng sau (đối với một tổ hợp tín hiệu đầu vào nhất định, đầu ra Q được đặt ở trạng thái đã chỉ định bất kể trạng thái trước đó của nó):
Ở đây ký hiệu (t+1) có nghĩa là trạng thái của bộ kích hoạt “trong chu kỳ xung nhịp tiếp theo”, tức là. sau khi cài đặt đầu ra theo tín hiệu đầu vào
Ghi chú: (trong bảng này và các bảng tương tự khác, các ký hiệu sau được sử dụng):
- Khám phá hoạt động của flip-flop RS không đồng bộ với đầu vào trực tiếp sử dụng phần tử logic 2AND-NOT.
Để thực hiện việc này, hãy thêm 2 phần tử 2I-NOT nữa vào mạch đã lắp ráp để có bộ kích hoạt với đầu vào trực tiếp (xem hình) và dựa trên thử nghiệm trong môi trường Bàn làm việc Điện tử, tương tự với nhiệm vụ trước, hãy điền vào bảng trạng thái của nó
- Khám phá hoạt động của flip-flop RS định thời gian (RST flip-flop).
 |
Để thực hiện việc này, hãy mở mạch kích hoạt RST (tệp E:\MeLabs\Lab3\rst_trig_analis.EWB), tới các đầu vào mà trình tạo từ (Trình tạo từ) được kết nối và tất cả tín hiệu đầu vào và đầu ra được điều khiển bởi máy phân tích logic (Bộ phân tích logic). Mở rộng bảng tạo từ và đặt nó ở chế độ hoạt động từng bước (Step). Nhập mã thập lục phân của các từ trong biến thể của bạn vào bộ nhớ của trình tạo. Mở rộng bảng phân tích logic. Bật mô phỏng và bằng cách nhấn liên tục LMB trên phím “Step” nằm trên bảng tạo từ, tạo ra toàn bộ chuỗi kiểm tra. Vẽ sơ đồ thu được bằng máy phân tích logic vào sổ ghi chép của bạn. Điền vào bảng trạng thái kích hoạt theo từng tích tắc.
Bảng trạng thái kích hoạt
| Thông tin tín hiệu | Số thanh | |||||||||
| C | ||||||||||
| R | ||||||||||
| S | ||||||||||
| Q |
- Khám phá hoạt động của flip-flop D tĩnh và động. Mở sơ đồ D-flip-flops tĩnh và động được kết nối song song (tệp E:\MeLabs\Lab3\D_trig.EWB), tới các đầu vào mà Trình tạo từ được kết nối và tất cả tín hiệu đầu vào và đầu ra được điều khiển bởi các đầu dò .
 |
Mở rộng bảng tạo từ. Từ bảng trạng thái, ghi mã từ nhị phân theo đồng hồ và chuyển đổi chúng thành mã 16 chữ số, nhập chúng vào bộ nhớ của trình tạo từ. Bật mô phỏng và bằng cách nhấn liên tục LMB trên phím “Step” nằm trên bảng tạo từ, tạo ra toàn bộ chuỗi kiểm tra. Điền vào bảng trạng thái kích hoạt theo từng tích tắc.
Bảng trạng thái kích hoạt
| Thông tin tín hiệu | Số thanh | |||||||||
| C | ||||||||||
| D | ||||||||||
| chỉ số Q. | ||||||||||
| Q ngày. |
- Mở mạch flip-flop JK bằng điều khiển động (jk_trig_analysis).
 |
Mở rộng bảng tạo từ và đặt nó ở chế độ hoạt động từng bước (Step). Nhập mã thập lục phân của các từ trong biến thể của bạn vào bộ nhớ của trình tạo. Bật mô phỏng và bằng cách nhấn liên tục LMB trên phím “Step” nằm trên bảng tạo từ, tạo ra toàn bộ chuỗi kiểm tra. Vẽ sơ đồ thu được bằng máy phân tích logic vào sổ ghi chép của bạn. Điền vào bảng trạng thái kích hoạt theo từng tích tắc.
Bảng trạng thái kích hoạt
| Thông tin tín hiệu | Số thanh | |||||||||||
| C | ||||||||||||
| J | ||||||||||||
| K | ||||||||||||
| trước | ||||||||||||
| clr | ||||||||||||
| Q |
Lưu ý: Không giống như các mạch đã nghiên cứu trước đây, nhiệm vụ này kiểm tra hoạt động của một vi mạch 7476 cụ thể (Dual JK MS‑SLV FF (pre, clr)), và do đó trong quá trình mô phỏng, cần phải kết nối nguồn điện Vcc và nối đất GND với cực tương ứng. ghim. Nhiệm vụ này chỉ liên quan đến đầu ra của một trong số các flip-flop JK (cái đầu tiên). Đầu vào Pre (đặt trước) và Clr (xóa) lần lượt đóng vai trò là đầu vào thiết lập S và R.
- Chọn từ thư viện Điện tử mạch tích hợp của JK flip-flop 7472 (And-gated JK MS-SLV FF (pre, clr)) và lắp ráp một mạch flip-flop đếm trên đó. Xin lưu ý rằng thông tin đầu vào sử dụng logic 3I. Chân NC của vi mạch còn trống (không được sử dụng).
Đưa các xung hình chữ nhật đơn cực có biên độ 5 V từ bộ tạo chức năng có tần số yêu cầu đến đầu vào kích hoạt, thu được biểu đồ dao động của tín hiệu đầu vào và đầu ra. Đưa chúng cho giáo viên của bạn.
