Лабораторная работа № 6. Исследование логических элементов и триггеров

 

 

Цель работы

 

Целью работы является изучение принципа работы и основных параметров логических элементов и интегральных триггеров.

 

6.2 Материалы и оборудование:

Лабораторный стенд «Установка УМ-12».

 

Подготовка к работе

 

Найти в справочнике [11] данные на логические элементы 155ЛА3, 155ЛА1, 155ЛР1 и триггер 155ТВ1. Выписать основные параметры и характеристики указанных микросхем.

 

Методические указания к выполнению работы

 

Работа выполняется на лабораторной установке УМ-12.

Установка УМ-12 предназначена для изучения логических интегральных микросхем (ЛИМС) 155 серии.

Установка содержит сдвигающий регистр, счетчик, дешифратор, а также ряд логических элементов, расширяющих ее возможности. Встроенный генератор позволяет создавать последовательности синхроимпульсов частотой 4, 2, 1 МГц и 500 кГц.

Без внешней коммутации на установке можно производить следующие операции:

- набирать кнопками произвольный восьмиразрядный двоичный код;

- записывать этот код в сдвигающий регистр;

- переписывать код из регистра в счетчик;

- устанавливать регистр и счетчик по отдельности в нулевое состояние.

На лицевой панели установки расположены:

- кнопки переключения времени задержки;

- кнопки управления формирователем;

- выходные гнезда формирователя и генератора;

- гнезда для подключения внешних устройств;

- контрольные гнезда состояния регистра, счетчика и дешифратора;

- элементы индикации набранного кода и кода, записанного в регистр, счетчик и дешифратор;

- кнопки управления счетчиком;

- входные и выходные гнезда логических элементов;

- логический пробник для определения состояния выходов (гнездо для подключения -; свечение светодиода индикатора соответствует логической " 1", отсутствие свечения –" 0" ).

В качестве логических элементов использованы микросхемы: К155ЛА1, К155ЛА3, К155ЛР1 и триггер К155ТВ1.

Генератор, формирователь и распределитель импульсов. Генератор G собран по схеме симметричного мультивибратора с мягким самовозбуждением. Делитель частоты обеспечивает получение из собственной частоты генератора 4 МГц частот 2, 1, и 0.5 МГц. Нагрузочная мощность генератора равна 10.

Формирователь F представляет собой генератор одиночного импульса (синхронизируемый), который срабатывает от нажатия кнопки “Пуск” при наличии на его входе синхроимпульса.

Распределитель импульсов на три канала выполнен на основе двоичного счетчика. Его запуск можно осуществить любыми синхроимпульсами.

Формирователь задержанных импульсов осуществляет задержку второго импульса распределителя относительного первого импульса распределителя с помощью двух последовательно включенных линий задержки.

Величину задержки устанавливают двумя кнопочными переключателями, размещенными на лицевой панели.

Формирователь сдвоенных импульсов позволяет сформировать два импульса с переменной длительностью паузы между ними. Пауза между импульсами регулируется с помощью переключателя “Задержка”.

С последнего гнезда снимаются импульсы переменной длительности. Длительность импульса регулируется с помощью переключателя “Задержка”.

 

Порядок выполнения работы

 

а) С помощью постоянных уровней “1” и “0” создайте на входах логических элементов все их возможные комбинации. Составьте таблицу состояний (истинности) логических элементов – Y = f(X1, X2, X3...).

б) С помощью осциллографа или мультиметра определите уровни напряжений логических “1” и “0” на выходе логических элементов.

в) Соедините последовательно все четыре элемента “И-НЕ” микросхемы 155ЛА3. Подайте на вход соединенных последовательно элементов импульсы с задающего генератора частотой 1 МГц. Сравнивая между собой положение входного импульса и импульса на выходе последнего элемента, определите задержку распространения импульса. Определите задержку, вносимую одним элементом. Задержка определяется на уровне 0.5 от амплитуды импульса. При проведении опыта необходимо использовать двухканальный осциллограф.

г) Подайте на вход формирователя F импульсы частотой 0.5 МГц. Выход формирователя подключите к тактовому входу С триггера 155ТВ1. С помощью постоянных уровней “1” и “0” создайте возможные состояния вначале на входах триггера R и S, а затем – J и K. После подачи тактового импульса с формирователя (при нажатии кнопки) с помощью осциллографа определите состояние выхода триггера для каждой комбинации. Составьте таблицу состояний (переключений) RS-триггера и JK-триггера.

д) Собрать схему синхронизируемого D-триггера, используя логические элементы. Подключить формирователь импульсов F к тактовому входу триггера. Подавая на вход D уровни 1 и 0, проверить все возможные состояния триггера. Составить таблицу состояний (переключений).

е) Собрать схему Т-триггера. Составить таблицу состояний.

 

6.6 Контрольные вопросы

 

1. Что такое логические операции, и какими элементами они реализуются?

2. Составьте таблицы истинности базовых элементов микросхемотехники И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

3. Назовите основные параметры микросхем ТТЛ-логики.

4. Назовите основные параметры микросхем КМОП-логики.

5. Приведите схему, таблицу истинности и временные диаграммы работы асинхронного и синхронного RS-триггеров.

6. Приведите схему, таблицу истинности и временные диаграммы работы JK-триггер.

7. Приведите схему, таблицу истинности и временные диаграммы работы Т-триггера.

8. Приведите схему, таблицу истинности и временные диаграммы работы D-триггер.

 

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4], [10].

 

 

Лабораторная работа № 7. Исследование счетчиков импульсов

 

 

Цель работы

 

Целью работы является изучение принципов построения и запуска счетчиков импульсов.

 

7.2 Материалы и оборудование:

Лабораторный стенд «Установка УМ-12».

 

Подготовка к работе

 

Изучить теоретические разделы по теме " Счетчики импульсов".

 

Методические указания к выполнению работы

 

Смотри п. 6.4.

 

Порядок выполнения работы

 

а) Соберите схему формирователя одиночных импульсов F. Подключите выход формирователя F к Т-входу (счет) счетчика импульсов. Установите последовательный вид переноса.

Сбросьте счетчик в нулевое состояние. Подавая одиночные импульсы на счетный вход счетчика заполните счетчик до 4-го разряда включительно (код 1111). Составьте таблицу состояний (переключений) счетчика для всех тактов.

б) Соедините выход 5-го разряда счетчика с R-входом (сброс) счетчика. Подайте на V-вход счетчика логическую 1, а на счетный вход триггера импульсы частотой 1 МГц с генератора импульсов.

С помощью осциллографа снимите осциллограммы с выхода 1, 2, 3 и 4 разрядов счетчика. Зарисуйте совмещенные осциллограммы.

Подайте на V-вход счетчика логический 0. Подключите осциллограф к одному из выходов счетчика и объясните полученный результат.

в) Соберите счетчик импульсов с заданным коэффициентом пересчета. Коэффициент пересчета определяется как сумма номера Вашей бригады и цифры

г) При построении счетчика используйте дополнительные логические элементы.

 

7.6 Контрольные вопросы

 

1. Что называется счетчиком импульсов.

2. Приведите схему, таблицу истинности и временные диаграммы работы двоичного счетчика импульсов.

3. Каким образом осуществляется изменение коэффициента пересчета счетчика?

 

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4], [10], [11].

 

 

Лабораторная работа № 8. Исследование регистров и дешифраторов

 

 

Цель работы

 

Целью работы является изучение схемотехники, принципа действия и основных параметров регистров хранения и сдвига на D-триггерах и дешифраторов.

 

8.2 Материалы и оборудование:

Лабораторный стенд «Установка УМ-12».

 

Подготовка к работе

 

Изучить теоретические разделы по темам " Регистры" и " Дешифраторы".

 

Методические указания к выполнению работы

 

Смотри п. 6.4.

 

Порядок выполнения работы

 

а) Исследование регистра хранения на D-триггерах.

С помощью кнопочного регистра запишите в регистр хранения двоичный код, соответствующий заданному десятичному числу. Десятичное число определите путем прибавления к номеру Вашей бригады числа 7. Состояние выходов регистра определяется по светодиодному индикатору.

б) Исследование регистра сдвига.

Подключите формирователь F к входу регистра “Сдвиг”. Подавая на информационный вход регистра уровни 1 и 0, последовательно запишите в регистр двоичный код заданного десятичного числа. Результат покажите преподавателю.

в) Исследование кольцевого регистра.

Соедините последний разряд регистра с информационным входом. Запишите в регистр последовательно через один такт три единицы подряд или перенесите соответствующий код параллельно (код 10101000). Путем подачи импульсов с формирователя F добейтесь перемещения информации по кольцу – циркуляции трех единиц.

Подайте на вход сдвига импульсы частотой 1 МГц от генератора импульсов. Подключите осциллограф к одному из выходов регистра и зарисуйте осциллограмму выходного напряжения.

г) Исследование дешифратора.

Сбросьте счетчик в нулевое состояние. Подавая одиночные импульсы на счетный вход счетчика заполните счетчик до 4-го разряда включительно (код 1111). Составьте таблицу состояний выходов дешифратора для всех тактов.

 

8.6 Контрольные вопросы

 

1. Что называется регистром?

2. Приведите схему и временные диаграммы работы параллельного регистра.

3. Приведите схему и временные диаграммы работы сдвигающего регистра

4. Что называется дешифратором?

5. Приведите схему и таблицу истинности дешифратора " 1 из 10".

 

Рекомендуемая литература: [1], [3], [4], [10], [11].

 

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: