Учебное пособие 1836

с рис. 4.1, 4.4 принципиальную схему коммутатора на базе этих микросхем, выявите неиспользуемые возможности микросхем;

разработайте схему устройства в составе этого коммутатора и делителя частоты (схема ЛР1_2). Четные входы данных коммутатора должны быть занулены, а на нечетные входы поданы сигналы X1, X2, X3 с делителя и сигнал G2. Адресные входы К555КП7 и К555ИД4 обозначьте АМ и AD с номерами разрядов. Обратите внимание на управляющий вход КП7. Выходы коммутатора обозначьте Q0…Q7. Разметьте схему как описано в разделе «Подготовка к выполнению лабораторной работы»;

составьте таблицу функционирования устройства в координатах "кодовая комбинация АМ – кодовая комбинация AD". В каждой ячейке поля значений через слэш укажите ожидаемую комбинацию "сигнал на выходе / номер линии индикации", например «Х2/4».

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

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 сов-

51

падение 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

иИД7, 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

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 за-

52

3.2.7.Покажите преподавателю три опыта из сделанных

итри 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

идемультиплексора 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

5.Приведите назначение каждого входа и выхода микросхем КП7, ИД7 и ИД4.

6.Разработайте схемы на базе одной (!) микросхемы К555КП7 и инвертора для реализации следующих выражений:

z y1 y2 y3 y1 y2 y3 y1 y2 y3 y1 y2 y3 y1 y2 y3 ; z y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y5 y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y5 ;

z y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y4 y1 y2 y3 y4 y1 y3 y2 y3 y4 .

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

53

Лабораторная работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИГГЕРОВ

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

54

при одномоментном переходе к R = S = 0 (в режим хранения) состояние выходов становится неопределенным (возникают гонки).

Описание работы данного триггера выглядит так (Q– озна-

чает прежнее значение Q):

На логике И-НЕ можно построить другой вариант RSтриггера – с инверсными входами (рис. 27). Его таблицы обу-

только при наличии некоторого синхросигнала, выделим тактируемые и загружаемые. Для тактируемых синхросигналом служит фронт или срез синхроимпульса C (clock), для загру-

55

жаемых – активный уровень напряжения на входе L (latch, load).

Рис. 28

Рассмотрим синхронный D-триггер со статическим управлением (рис. 29). Вход D предназначен для ввода бита данных (Data – данные или Delay – задержка), вход L (latch – защелка или load) для управления состоянием триггера (ввод или хра-

Таблица 11

D T Q

L Q

Рис. 29

56

называют универсальными, поскольку их можно скоммутировать так, чтобы получить любой другой тип триггера.

Триггеры в виде законченных микросхем выпускают с комбинированным набором выходов (например, DRS, JKRS) и по нескольку элементов в одном корпусе (см. [3]). Асин-

хронные входы имеют приоритет над синхронными.

2.2 Преобразование триггеров

а) Построение Т-триггера: из D-триггера с динамическим управлением (DC) Т-триггер получается соединением инверсного выхода с D-входом (см. [1], рис. 1.4); из JK-триггера Т-триггер получается либо соединением J=K=1, C=T, либо J=K=C=T; из D-триггера со статическим управлением (DL) Т-триггер получить невозможно;

б) организация D-триггера из JK-триггера: J = D, K = D#; в) если в комбинированном триггере (например, JKRS) ис-

пользовать только асинхронные входы, то на синхронные информационные входы следует подать const, а на тактовый – лог. ˶1" (если он тактируется по фронту) или лог. ˶0" (если по

срезу); г) если синхронные входы нужно сделать асинхронными,

тогда на C подают частоту, максимальную из имеющихся в устройстве.

58

3. Порядок выполнения лабораторной работы

3.1.Предварительное задание

3.1.1.Составьте заготовку отчета согласно раздела "Общие положения".

3.1.2.Занесите в заготовку отчета схемы обоих вариантов RS-триггера, выбрав соответствующие логические микросхемы по справочникам [5-9] или приложению и приведя на схемах распиновку. Составьте для R#S#-триггера таблицу переходов и таблицу возбуждения, занесите их в заготовку отчета вместе с таблицами для RS-триггера. Заполните в таблице истинности значения выходных сигналов в режиме «запрет» вместо знака Х.

3.1.3.Разработайте планы экспериментального исследования каждой из этих схем на стенде в виде таблиц для записи выходных сигналов при переводе триггера из каждого состояния в каждое из смежных – Reset, Set, хранение, запрет.

3.1.4.Найдите в справочнике и перенесите в отчет УГО триггеров ТМ2, ТМ10, ТВ9, ТР2. Укажите для каждого способ записи, способ управления, способ синхронизации, выпишите таблицу переходов (истинности), добавив столбец с кратким определением каждого состояния.

3.1.5.Разработайте план исследования D-триггера со статическим управлением (из числа рассмотренных).

3.1.6.Разработайте план исследования одного D-триггера с динамическим управлением (из числа рассмотренных) с уче-

том приоритетов и запрещенных состояний. Этот план бу-

дет иметь вид таблицы переходов известного из [1] и рис. 13 данного практикума триггера ТМ2. Таблицу 21 DC-триггера (пособие) следует дополнить входными сигналами R# и S# так, как показано в таблице 13.

59

Здесь – символ фронта сигнала на входе С (переход

0→1), L – символ среза сигнала (переход 1→0), Ф – символ независимости выходного сигнала триггера от уровня данного входного сигнала. Учитывая приоритет входов R# и S# относительно D и C, и исходя из таблицы переходов для R#S#- триггера, составленной выше, заполните значения ячеек «Q=» и «режим» в трех нижних строках таблицы.

Включите в план исследования анализ известных из лекционного курса схем «включить-выключить» с заданным приоритетом команд, а также Т-триггера.

3.1.7. Разработайте план исследования рассмотренного в п. 3.1.4 JK-триггера с учетом приоритетов и запрещенных состояний по аналогии с п. 3.1.6.

3.2. Рабочее задание

Внимание! Особенностью работы стенда является программная (а значит последовательная) эмуляция связей между источниками и приемниками исследуемых сигналов. В резуль-

60