Порядок проведения экспериментов

 

Эксперимент 1. Исследование мультиплексора

а). Откройте файл с13_06 со схемой, изобра­женной на рис. 16.

Рис. 16

 

Включите схему. С по­мощью ключа G установите на входе G мультиплексора уровень логического нуля. Поочередно подавая все возможные комби­нации логических уровней при помощи ключей A, B, C на соответствующие входы мультиплексора, для каждой комбинации с помощью логических пробников определи­те, как переключение каждого из ключей в левой части схемы изменяет состояние выходов мультиплексора. Обозначение соответству­ющего входа мультиплексора запишите в таблицу 23 в разделе " Результаты экспе­риментов", указав при этом, как передается входной сигнал на выходы мультиплексора (напрямую или с инверсией). Например, ес­ли переключение ключа 4 изменяет состояние выходов мультиплексора, в таблице в строке с соответствующей комбинацией уровней сигналов на входах A, B, C следует записать для выхода

_{_____}

Y - D4, для выхода W - D4.

б). Установите при помощи ключа G уровень логической единицы на входе G микросхемы. В раз­дел " Результаты экспериментов" запишите обозначения выводов, которые при переключении со­ответствующих ключей в левой части схемы не влияют на состояние выходов микросхемы.

Эксперимент 2. Исследование мультиплексора с помощью генератора слов.

Откройте файл с13_07 со схемой, изображен­ной на рис. 17.

Рис. 17

 

Включите схему. Подавая в пошаговом режиме слова от генератора слов на входы мультиплексора и наблюдая уровни сигналов на выходах Y и W при помощи ло­гических пробников, заполните таблицу 24 в разделе " Результаты экспериментов".

Эксперимент 3. Исследование мультиплексора 74153.

а). Откройте файл с13_11 со схемой, изоб­раженной на рис.18.

Рис. 18

 

Рис. 18

Исследуйте рабо­ту сдвоенного четырехканального муль­типлексора (микросхема 74153). Составь­те таблицу работы схемы для выходов Y1 и Y2. Для этого установите ключами 1 и 2 уровень логического нуля на входах G1 и G2. Затем в пошаговом ре­жиме последовательно подайте от генера­тора все слова последовательности для каждой комбинации логических уровней на входах A и В. Для каждого шага опре­делите входы, сигналы с которых прохо­дят на выходы микросхемы. Обозначения входов занесите в таблицу 25 в разделе " Результаты экспериментов".

б). При помощи ключа 1 установите уровень логической единицы на входе 1G микросхе­мы. Подавая на входы микросхемы слова от генератора, определите, какой из выходов ми­кросхемы перестал реагировать на изменение состояния входов. Запишите обозначение этого вывода в раздел " Результаты экспериментов".

в). Повторите действия пункта б), установив на входе 2G уровень логической единицы, а на входе 1G — уровень логического нуля.

 

Результаты экспериментов

 

Эксперимент 1. Исследование мультиплексора.

 

Таблица 23

A	B	C	Y	W

 

 

Выводы, не влияющие на состояние выходов микросхемы: _________________________

 

Эксперимент 2. Исследование мультиплексора с помощью генератора слов.

Таблица 24

A	B	C	Y	W

 

 

Эксперимент 3. Исследование мультиплексора 74153.

Таблица 25

A	B	1Y	2Y

 

 

Обозначение вывода, не реагирующего на изменение состояния входов: _______________

 

Обозначение вывода, не реагирующего на изменение состояния входов: _______________

 

Ответы на вопросы

1. Функцию какого электрического устройства выполняет мультиплексор для логичес­ких сигналов?

2. Как реализовать схему мультиплексора 2х1 с управляющим входом на элементах

И-НЕ?

3. Как можно на основе двух мультиплексоров 2х1 сделать один мультиплексор 4х1? Ка­кие дополнительные элементы понадобятся для этого?

4. При какой форме аналитического представления логической функции, предназначен­ной для реализации на мультиплексоре, управляющий вход G может быть использован для подачи одного из входных сигналов?

 

Дополнительные вопросы:

 

 

Лабораторная работа № 4

Исследование RS-, JK- и D – триггеров в различных режимах работы.

Цель работы

1. Изучение структуры и алгоритмов работы различных типов триггеров.

2. Исследование функций возбуждения основных типов триггеров.

3. Исследование взаимозаменяемости триггеров различных типов.

 

Приборы и элементы

Таблица 26

Название прибора или элемента	Обозначение прибора или элемента
Генератор слов	0000 xxxx
Вольтметр
Логические пробники
Источник питания
Двухпозиционные переключатели
Двухвходовые элементы И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ
RS – триггеры, JK – триггеры,   D – триггеры

Краткие сведения из теории

 

Триггер имеет два устойчивых состо­яния: Q = 1 и Q = 0, поэтому его иногда называют бистабильной схемой. В каком из этих состояний окажется триггер, зависит от сигналов на входах триггера и от его предыдущего состояния, т. е. он имеет память. Иначе говоря, триггер является элементарной ячейкой памяти.

Триг­гер может иметь установочные, информационные и управляющие входы. Установочные входы ус­танавливают состояние триггера независимо от состояния других входов. Входы управления раз­решают запись данных, подающихся на информационные входы. Наиболее распространенными являются триггеры RS, JK, и D-типов.

1. Триггер типа RS

RS-триггер – простейшая ячейка с памятью, которая может находиться в двух состояниях. Триггер имеет два установочных входа: установки S (set - установка) и сброса R (reset - сброс), на которые подаются входные сигналы от внешних источников. При пода­че на вход установки активного логического уровня триггер устанавливается в

_{___}

единичное состояние (Q = 1, Q = 0), при подаче активного уровня на вход сброса

_{____}

триггер устанавливается в нулевое состояние ( Q = 0, Q = 1). Если подать на оба входа установки (возбуждения) пассивный уровень, то триггер будет со­хранять предыдущее

__ __

состояние выходов: Q = 0 ( Q = 1 ) либо Q = 1 ( Q= 0 ). Каждое состояние выходов устойчиво.

Для триггеров этого типа является недопустимой одновременная подача активного уровня на оба входа установки, т. к. триггер не может одновременно быть установлен в ноль и единицу.

На рис. 19 и 20 показаны два вида RS-триггеров, выполненных на элементах ИЛИ-НЕ и

И-НЕ.

 

 

Рис.19 Рис.20

 

Для схемы на рис.19 активным уровнем является уровень логической единицы, для схемы на рис.20 - уровень логического нуля. Схема на рис. 20 получила название RS-триггера с инверсными входами.

Состояние выхода триггера зависит от того, в какой последовательности на входы подаются комбинации входных сигналов и каково было предше­ствующее состояние. Так, если в RS-триггере (рис.19) вначале установить комбинацию R = 0, S = 1 (сокращенная запись - 01), а потом перейти к R = 0, S = 0 (00), то состояние выхода Q = 1. Если же вначале устано­вить комбинацию 10, а потом перейти к 00, то состояние выхода будет другим: Q = 0, несмотря на одинаковые комбинации сигналов на входах.

Таким образом, при од­ной и той же комбинации входных сигналов выход триггера

может находиться в разных состояниях.

Алгоритм работы триггера можно описать табличным или аналитическим способами. Табличное описание работы RS-триггера (рис.19) представлено в таблице27 (таблица функций возбуждения).

 

Таблица 27

Qt	Qt+1	R	S
		x
			x

 

 

В таблице использованы следующие обозначения:

Qt - предшествующее состояние выхода;

Qt+1 - новое состояние, устанавливающееся после перехода (возможно Qt+1= Qt);

х - безразличное значение сигнала: 0 или1.

 

Аналитическое описание (характеристическое уравнение) RS –триггера имеет вид:

Qt+1=RS v RQt =R (S v Qt).

Зависимость Qt+1 от Qt характеризует свойство запоминания предшествующего состояния.

2. JK-триггер _{___}

Помимо информационных входов J и K и прямого и инверсного выходов Q и Q, JK-триггер имеет вход управления C (этот вход так­же называют тактирующим или счетным), а также асинхронные установочные R и S - входы.

Активный уровень сиг­нала (0) на входе S устанавливает триггер в состояние

Q = 1, а активный уровень сигнала на входе R - в состояние Q = 0, независимо от сигналов на остальных входах.

Если на оба входа установки одновременно подать пассивный уровень сигнала (1), то состояние триггера будет изменяться по фронту импульса на счетном входе в зависимости от состояния входов J и K, как показано в таблицах переходов (табл.28) и функций возбуждения (табл.29).

 

 

Таблица 28.

J	K	Qt+1
		Qt
		Qt

 

Таблица 29.

Qt	Qt+1	J	K
		x
			x

 

Работа JK-триггера описывается характеристическим уравнением:

 

Qt+1 = JtQt V QtKt

 

Один из вариантов функциональной схемы JK-триггера со входами установки логичес­ким нулем и его условное графическое обозначение приведены на puc. 21, 22 соответственно. Вре­менные диаграммы его работы при R = S = 1 приведены на рис. 23.

 

Рис. 21

Рис. 22

Рис.23

 

D-триггер.

D-триггер имеет один информационный вход D (data - данные). Информация со входа D заносится в триггер по положительному перепаду импульса на счетном входе C и сохра­няется до следующего положительного перепада на счетном входе триггера. Кроме счетного C и информационного D входов, триггер снабжен асинхронными установочными

R- и S- входами. R- и S- входы устанавливают триггер независимо от сигналов на входах C и D. Функционирование D-триггера описывается таблицей функций возбуждения (табл. 30) и диаграммами входных и вы­ходных сигналов (рис. 24).

 

Таблица 30

Qt	Qt+1	D

 

Рис. 24

 

Условное обозначение D-триггера представлено на рис. 25.

 

Рис. 25

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: