3.2. Рабочее задание

3.2.1. Запустите на ПК программу VirtualPCB, загрузите схему ЛР2_1. Выполните на лабораторном стенде дальнейшую коммутацию, соответствующую разработанной схеме по заданию 3.1.3, сохраните схему как ЛР4_1.

3.2.2. Установите нужные микросхемы в колодки согласно правилу, приведенному выше, включите питание стенда и щелкните «Соединиться с устройством». Генератор G1 переведите в режим «2Гц» и запустите. Наблюдайте значения в поле индикации и на диаграмме до ее заполнения. Остановите генератор, сдвиньте диаграмму влево так, чтобы в ее начале значения сигналов Х1, Х2, Х3 были нулевыми, проверьте совпадение диаграммы Y с заданной. Сделайте ВЫВОД, занесите его в отчет.

3.2.3. Уберите из схемы мультиплексор (в результате аннулируются ненужные далее связи). Загрузите элементы КП7 и ИД4, выполните коммутацию, соответствующую разработанной схеме по заданию 3.1.4. Входы R#, S#, АМ и AD подключите к линиям констант (старшие разряды адреса над младшими), выходы Q0…Q7 выведите на поле индикации. Проверьте правильность схемы и отображение всех выходных сигналов, сохраните ее как ЛР4_2.

3.2.4. Установите нужные микросхемы в колодки согласно правилу, приведенному выше, включите питание стенда и щелкните «Соединиться с устройством». Установите лог.1 на линиях R#, S#. Генератор G1 переведите в режим «2Гц» и запустите.

3.2.5. Подайте какую-либо кодовую комбинацию на адресные входы демультиплексора. Последовательно перебирая кодовые комбинации на адресных входах мультиплексора, наблюдайте результат. Если на выходе ожидается сигнал G2, запускайте генератор кнопкой. Если работа схемы не соответствует разработанной таблице функционирования, найдите ошибку, в частности проверьте действие сигнала на входе Е мультиплексора.

3.2.6. Если схема работает нормально, проведите три серии опытов, задав два четных кода на входы демультиплексора и один нечетный. В каждой серии трижды исследуйте работу устройства, задавая на входы мультиплексора два нечетных кода и один четный. Сверьте результаты с подготовленной заранее таблицей, обведите ячейки, проверенные в эксперименте.

3.2.7. Покажите преподавателю три опыта из сделанных и три опыта по его заданию.

3.2.8. Подготовьте словесное описание работы данной схемы, занесите в отчет краткие ВЫВОДЫ по полученным результатам.

4. Контрольные вопросы

1. Дайте общее определение коммутаторов, их классификацию и определения подклассов.

2. Приведите логическую структуру мультиплексора и демультиплексора и принципиальные схемы этих коммутаторов.

3. Разработайте схему двухканального мультиплексора 4-1 на основе логических элементов типов ЛА и ЛР.

4. Изложите сведения о назначении, принципе действия и функциональных схемах мультиплексоров и демультиплексоров, существующих в интегральном исполнении.

5. Приведите назначение каждого входа и выхода микросхем КП7 и ИД4.

6. Разработайте схемы на базе микросхемы К555КП7 и инвертора для реализации следующих выражений:

7. Предложите схемы, иллюстрирующие все варианты применения демультиплексора ИД4.

8. Дайте словесное описание работы схемы, разработанной в ходе лабораторной работы, указав разрядность адресных комбинаций, использование входа Е мультиплексора.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВ Лабораторная работа № 5

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить функции триггеров, их разновидности и устройство.

1.2. Отработать практические навыки реализации заданных таблиц возбуждений или переходов.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

2.1 Разновидности триггеров

Триггером называется простейший цифровой автомат с памятью. Триггер должен иметь полную систему выходов и полную систему переходов, т.е. возможность с помощью входных сигналов переводить выход из любого состояния в любое: 01, 10, 00, 11. Функционирование триггера описывается таблицей переходов (истинности) или таблицей возбуждений.

К ак известно из лекционного курса и /3, 4/, простейший триггер можно построить, охватив два каскада инвертирующей логики перекрестными обратными связями (рис. 5.1). Подача R = 1 (при S = 0) дает Q = 0, Подача S = 1 (при R = 0) дает Q = 1, и т.д. Отсюда названия входов – R от Reset, S от Set – и название триггера – RS-триггер. Здесь и далее обозначение вывода означает, что при всех разрешенных комбинациях R и S сигнал на этом выводе инверсен сигналу на выводе Q. Несложно видеть, что при R = S = 1 Эта комбинация входных сигналов считается запрещенной потому, что при одномоментном переходе к R = S = 0 состояние выходов становится неопределенным (возникают гонки).

Описание работы данного триггера выглядит так (Q^– означает прежнее значение Q):

Таблица возбуждения
Для того, чтобы	нужно иметь
Q–Q	R	S
00	0;1	0
01	0	1
10	1	0
11	0	1;0
Запрет	1	1

Т аблица истинности
R	S	Q–	Q	Функции
0	0	0	0	Хранение
0	0	1	1
0	1	0	1	Установка
0	1	1	1
1	0	0	0	Сброс
1	0	1	0
1	1	0	Х	Запрет ис­пользования
1	1	1	Х

Н а логике И-НЕ можно построить другой вариант RS-триггера – с инверсными входами (рис. 5.2). Его таблицы обучающимся следует составить самостоятельно.

Существуют следующие разновидности триггеров, различающиеся по способу уп­равления: RS, D, JK, T, комбинированные. По способу записи различают асинхронные и синхронные триггеры, по способу синхронизации – триггеры со статическим или динамическим управлением.

D	L	Q–	Q	Q =	Режим
0	0	0	0	Q ­–	Хранение
0	0	1	1
0	1	0	0	D	Ввод
0	1	1	0
1	0	0	0	Q–	Хранение
1	0	1	1
1	1	0	1	D	Ввод
1	1	1	1

Рассмотрим синхронный D-триггер со статическим управлением (рис. 5.3).

Рис. 5.3

Вид его таблицы переходов приведен рядом. Состояние Q = D называется прозрачным.

В отличие от него условное графическое обозначение D-триггера с динамическим управлением имеет вид, приведенный на рис. 5.4. У данного триггера прозрачный режим отсутствует, обновление хранимых данных происходит путем считывания с входа D по фронту синхросигнала С (существуют и триггеры, тактируемые срезом С).

Выпускаются D-триггеры с дополнительными асинхронными входами Эти входы имеют приоритет над синхронными, т.е. в период наличия активного уровня на одном из асинхронных входов управление по синхровходу С не действует.

Т риггеры типа Т называются также счетными (рис. 5.5). Их алгоритм работы состоит в переключении в противоположное состояние по заданному переходу входного сигнала (либо фронту, либо срезу).

Триггеры типа JK (универсальные) известны из лекционного курса и здесь рассматриваться не будут.