Лабораторная работа №4
«Исследование работы ИМС логических элементов ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть Пример 1 из §1.2 [Л1].
1. Начертить в отчете микросхему КР1533ЛЛ1. Составить таблицу истинности элемента 2ИЛИ.
2. Начертить в отчете микросхему КР1533ЛА1. Составить таблицу истинности элемента 4И-НЕ.
3. Начертить в отчете микросхему КР1533ЛЕ1. Составить таблицу истинности элемента 2ИЛИ-НЕ.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
3. Показать работу выбранного элемента 2ИЛИ данной микросхемы для всех комбинаций входных сигналов. Убедиться, что элемент работает в соответствии с составленной таблицей истинности. Результат показать преподавателю.
5. Показать работу выбранного элемента 4И-НЕ данной микросхемы для всех комбинаций входных сигналов. Убедиться, что элемент работает в соответствии с составленной таблицей истинности. Результат показать преподавателю.
6. Собрать схему (рис.3) для исследования работы микросхемы SN74ALS02 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ЛЕ1), содержащей 4 элемента 2ИЛИ-НЕ. Примечание: в схеме на рис.3 используется 1-й элемент данной микросхемы. Учащиеся применяют элемент, номер которого определяется по таблице 1.
7. Показать работу выбранного элемента 2ИЛИ-НЕ данной микросхемы для всех комбинаций входных сигналов. Убедиться, что элемент работает в соответствии с составленной таблицей истинности. Результат показать преподавателю.
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Предположим для примера, что мы сидим за компьютером №2.
Выполнение предварительного задания
1. Чертим микросхему КР1533ЛЛ1 (рис.4).
2. Составляем таблицу истинности элемента 2ИЛИ (табл.3). Этот элемент имеет 2 входа, поэтому в таблице истинности будет 22=4 строки. Напомним, что элемент 2ИЛИ выполняет логическое сложение 2 сигналов Х1,Х2.
3. Чертим микросхему КР1533ЛА1 (рис.5).
4. Составляем таблицу истинности элемента 4И-НЕ (табл.4). Этот элемент имеет 4 входа, поэтому в таблице истинности будет 24=16 строк. Напомним, что элемент 4И-НЕ выполняет логическое умножение 4 сигналов Х1,Х2, Х3, Х4 с последующим инвертированием полученного результата.
5. Чертим микросхему КР1533ЛЕ1 (рис.6).
6. Составляем таблицу истинности элемента 2ИЛИ-НЕ (табл.5). Этот элемент имеет 2 входа, поэтому в таблице истинности будет 22=4 строки. Напомним, что элемент 2ИЛИ выполняет логическое сложение 2 сигналов Х1,Х2 с последующим инвертированием полученного результата.
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.7) для исследования работы микросхемы SN74ALS32А фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ЛЛ1), содержащей 4 элемента 2ИЛИ. Согласно табл.1 используем 3-й элемент данной микросхемы (выделен красным цветом на рис.4).
3. Разворачиваем панель и настраиваем генератор сигналов аналогично пунктам 14—23 предыдущей лабораторной работы.
4. Выполняем исследование работы элемента 2ИЛИ данной микросхемы аналогично пунктам 24—31 предыдущей лабораторной работы. Особо обратим внимание на последнюю 4-ю строку таблицы истинности (в табл.3 выделена красным цветом): при нажатии на клавишу Step четвертый раз (рис.8) видим, что при логическом сложении поступающих на входы сигналов 1 и 1 на выходе Y формируется сигнал 1 (при арифметическом сложении получается 2).
5. Собираем схему (рис.9) для исследования работы микросхемы SN74ALS20А фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ЛА1), содержащей 2 элемента 4И-НЕ. Будем использовать 2-й элемент данной микросхемы согласно табл.2 (выделен красным цветом на рис.5).
6. Разворачиваем панель генератора сигналов.
7. В составленной таблице истинности элемента 4И-НЕ (табл.4) имеется 16 строк, поэтому в левой колонке генератора сигналов будем использовать тоже 16 строк с адресами 0000, 0001, …, 000F. Последний нужный адрес 000F указываем в окошке Final генератора сигналов.
8. Дальнейшую настройку генератора сигналов производим так, как подробно описано в предыдущих лабораторных работах. В результате генератор сигналов будет иметь вид, показанный на рис.10.
9. Выполняем исследование работы элемента 4И-НЕ данной микросхемы, нажимая на клавишу Step 16 раз и проверяя получаемые результаты по таблице истинности (аналогично пунктам 24—31 предыдущей лабораторной работы.
Особо обратим внимание на последнюю 16-ю строку таблицы истинности (в табл.4 выделена красным цветом): при нажатии на клавишу Step 16-й раз (рис.11) видим, что при на выходе формируется сигнал 0 только при наличии сигналов 1 на всех входах.
10. Собираем схему (рис.12) для исследования работы микросхемы SN74ALS02 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ЛЕ1), содержащей 4 элемента 2ИЛИ-НЕ. Согласно табл.1 используем 3-й элемент данной микросхемы (выделен красным цветом на рис.6).
11. Разворачиваем панель и настраиваем генератор сигналов аналогично пунктам 14—23 предыдущей лабораторной работы.
12. Выполняем исследование работы элемента 2ИЛИ-НЕ данной микросхемы аналогично пунктам 24—31 предыдущей лабораторной работы.
Особо обратим внимание на первую строку таблицы истинности (в табл.5 выделена красным цветом): при нажатии на клавишу Step первый раз (рис.13) видим, что только при наличии на входах сигналов 0 и 0 на выходе формируется сигнал 1.
Лабораторная работа №5
«Исследование работы прочих логических элементов»
Предварительное задание
Перед выполнением задания следует рассмотреть Пример 1 из §1.2 [Л1].
1. Начертить в отчете микросхему КР1533ЛП5. Составить таблицу истинности элемента «исключающее 2ИЛИ».
2. Начертить в отчете микросхему КР1533АП4.
3. Начертить в отчете схему мажоритарного элемента «2 из 3» (рис.3, но по «восточному» стандарту). Составить таблицу истинности такого элемента. Указать карандашом (для одной комбинации входных сигналов) и ручкой (для другой комбинации входных сигналов) значения сигналов на входах и выходах всех элементов при наличии разрешения. Комбинации входных сигналов (входные коды) указаны в табл.1.
Порядок выполнения работы
1. Запустить программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
3. Показать работу выбранного элемента «исключающее 2ИЛИ» данной микросхемы для всех комбинаций входных сигналов. Убедиться, что элемент работает в соответствии с составленной таблицей истинности. Результат показать преподавателю.
4. Собрать схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS241А фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533АП4), содержащей два четырехразрядных магистральных передатчика, каждый из которых имеет по четыре буферных повторителя с тремя состояниями и повышенным коэффициентом разветвления. Примечание: в схеме на рис.4 используется 1-й передатчик данной микросхемы. Учащиеся применяют тот передатчик, номер которого определяется по табл.3.
5. Показать преподавателю работу выбранного магистрального передатчика данной микросхемы для двух комбинаций входных сигналов (двух кодов), которые определяются по табл.3. Для этого в левой колонке генератора сигналов следует использовать две строки с адресами 0000 и 0001.
6. Далее для этих же комбинаций входных сигналов показать преподавателю работу выбранного магистрального передатчика при переходе микросхемы в Z-состояние. На входах 1—4 могут быть любые сигналы, но должны быть и нули, и единицы. Использовать следующие две строки в левой колонке генератора сигналов с адресами 0002 и 0003.
7. Собрать схему (рис.3) для исследования работы мажоритарного элемента.
8. Показать преподавателю работу элемента для двух входных кодов, указанных в табл.1. Для этого в левой колонке генератора сигналов следует использовать две строки с адресами 0000 и 0001.
9. Сравнить полученные результаты с выполненным предварительным заданием и сделать вывод.
10. Еще в одной строке с адресом 0002 показать и объяснить преподавателю вариант, когда элемент срабатывать не будет (на входах 1—3 могут быть любые сигналы, но должны включать и нули, и единицы).
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Предположим для примера, что мы сидим за компьютером №3.
Выполнение предварительного задания
1. Чертим микросхему КР1533ЛП5 (рис.4).
2. Составляем таблицу истинности элемента «исключающее 2ИЛИ» (табл.4).
3. Чертим микросхему КР1533АП4 (рис.5).
4. Чертим схему мажоритарного элемента «2 из 3» (рис.6).
Здесь Е (enable) – разрешающий вход. Элемент будет нормально работать только при подаче на вход Е разрешающего сигнала 0. При Е = 1 элемент работать не будет и на выходе Y будет всегда сигнал 0 при любых сигналах на входах.
5. Составим таблицу истинности такого элемента (табл.5).
6. Выполняем анализ работы этой схемы в статическом режиме (рис.7) при наличии разрешения для двух входных кодов по табл.1: для первого кода – красным цветом, для второго кода – синим.
Выполнение лабораторной работы
1. Запускаем программу исследования работы элементов и устройств электроники и микроэлектроники «Elektroniks Workbehch».
2. Собираем схему (рис.8) для исследования работы микросхемы SN74ALS86 фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533ЛП5), содержащей 4 элемента «исключающее 2ИЛИ». Согласно табл.2 будем использовать 4-й элемент данной микросхемы (показан красным цветом на рис.4).
3. Разворачиваем панель и настраиваем генератор сигналов аналогично пунктам 14—23 лабораторной работы №3.
4. Выполняем исследование работы элемента «исключающее2ИЛИ» данной микросхемы аналогично пунктам 24—31 лабораторной работы №3. Особо обратим внимание на последнюю 4-ю строку таблицы истинности (в табл.4 показана красным цветом): при нажатии на клавишу Step четвертый раз (рис.9) видим, что при наличии на входах сигналов 1 и 1 на выходе формируется сигнал 0, в отличие от результата операции 2ИЛИ.
5. Собрать схему (рис.2) для исследования работы микросхемы SN74ALS241А фирмы «Texas Instruments Inc.» (российский аналог – микросхема КР1533АП4). Будем использовать 1-й передатчик данной микросхемы согласно табл.3 (показан красным цветом на рис.5).
6. Покажем преподавателю работу 1-го магистрального передатчика данной микросхемы для передачи двух входных кодов 0111 и 1001 (согласно табл.3) на выход, а также для этих же входных кодов при переходе микросхемы в Z-состояние.
7. Разворачиваем панель генератора сигналов (рис.10).
8. Так как следует показать работу передатчика в четырех случаях, то для этого в левой колонке генератора сигналов используем 4 строки с адресами 0000, 0001, 0002 и 0003.Следовательно, последний нужный адрес 0003 указываем в окошке Final генератора сигналов (рис.10).
9. Устанавливаем курсор на первую строку левой колонки (рис.10).
10. В окошке Binary печатаем (рис.10) 4 входных сигнала первого кода из табл.3: 0111 (01112 =716). Перед ними должен быть сигнал 0 (010 = 00002 = 016), который поступает на вход EZ 1-го передатчика микросхемы и разрешает входным сигналам проходить на выходы.
11. Устанавливаем курсор на вторую строку левой колонки.
12. В окошке Binary печатаем 4 входных сигнала второго кода из табл.3: 1001 (10012 = 916). Перед ними снова должен быть сигнал 0 (010 = 00002 = 016), который поступает на вход EZ 1-го передатчика и разрешает входным сигналам проходить на выходы.
13. Устанавливаем курсор на третью строку левой колонки.
14. В окошке Binary печатаем 4 входных сигнала первого кода: 0111 (01112 = 716). Перед ними должен быть сигнал 1 (110 = 00012 = 116), который переводит микросхему в Z-состояние.
15. Устанавливаем курсор на 4-ю строку левой колонки.
16. В окошке Binary печатаем 4 входных сигнала второго кода: 1001 (10012 = 916). Перед ними снова должен быть сигнал 1 (110 = 00012 = 116), который переводит микросхему в Z-состояние.
17. Нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.11.
Здесь хорошо видно, что входной код 0111 проходит на выходы. Сигнал 0 на входе EZ разрешает входному коду проходить на выходы.
18. Еще раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.12.
В данном случае входной код 1001 тоже проходит на выходы. Сигнал 0 на входе EZ опять разрешает входному коду проходить на выходы.
19. В третий раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.13.
Сейчас на вход EZ подается сигнал 1, который переводит 1-й передатчик микросхемы в Z-состояние, поэтому входной код 0111 не проходит на выходы.
20. И четвертый раз нажимаем на клавишу Step. В результате получаем картинку, показанную на рис.14.
Здесь снова на вход EZ подается сигнал 1, который переводит 1-й передатчик микросхемы в Z-состояние, поэтому входной код 1001 тоже не проходит на выходы.
21. Собрать схему (рис.3) для исследования работы мажоритарного элемента.
22. Разворачиваем панель генератора сигналов (рис.15).
23. Так как следует показать работу передатчика в трех случаях, то для этого в левой колонке генератора сигналов используем 3 строки с адресами 0000, 0001 и 0002.Следовательно, последний нужный адрес 0002 указываем в окошке Final генератора сигналов (рис.15).
24. Устанавливаем курсор на первую строку левой колонки (рис.15).
25. В окошке Binary
О проекте
О подписке