Etude de la logique du travail. éléments logiques. Etude des éléments logiques typiques Etude du fonctionnement des éléments logiques
Cet ensemble permet d'étudier la logique de fonctionnement des principaux types éléments logiques. L'ensemble est placé dans un emballage constitué d'une boîte en plastique noir mesurant 200 x 170 x 100 mm
La pile contient quatre modules de taille standard 155 x 95 x 30 mm. De plus, il devrait y avoir des fils de connexion, mais dans la copie dont l'auteur a traité, ils manquaient, mais le manuel d'instructions a été conservé.
ET porte
Le premier module est un élément logique ET, un signal n'apparaît à sa sortie que si le signal arrive à ses deux entrées d'information.
Le module standard est circuit imprimé, qui est fermé sur le dessus par un couvercle en plastique transparent fixé par deux vis.
Le module se démonte facilement, ce qui vous permet d'examiner en détail le circuit imprimé de l'appareil. Au verso, les conducteurs imprimés sont recouverts d'un cache en plastique opaque.
OU porte
L'élément logique est disposé presque de la même manière OU, un signal apparaît à sa sortie à condition qu'un signal arrive à l'une de ses entrées d'information.
PAS de porte
Élément logique PAS. Les signaux à l'entrée et à la sortie de cet élément ont toujours des valeurs opposées.
Déclenchement
Déclenchement- un dispositif logique à deux états stables, utilisé comme base pour toutes sortes de dispositifs nécessitant le stockage d'informations.
En général cet ensemble en termes d'électronique numérique, il s'apparente au kit « Electronic Amplifier ». Bien entendu, la variante de mise en œuvre des éléments logiques présentée dans l'ensemble est loin d'être la seule. En fait, les éléments logiques sont mis en œuvre ici comme ils l'étaient dans les années 60 du 20e siècle. Dans ce cas, l'important est qu'en travaillant avec cet ensemble, vous puissiez étudier directement l'exemple de circuit le plus simple qui est à la base même de l'électronique numérique à semi-conducteurs. Ainsi, un élément logique distinct cesse d'être une « boîte noire » qui fonctionne sur la magie pure. Très visible et protégé en même temps schéma électrique, c'est exactement ce dont vous avez besoin pour apprendre les bases de l'électronique. Auteur de la revue - Denev.
Transcription
1 16 Etude de la logique de fonctionnement des éléments logiques But du travail Le but du travail est de consolider les connaissances des principes fondamentaux de l'algèbre logique et d'acquérir des compétences dans l'étude des éléments logiques et de les connecter dans les circuits combinatoires les plus simples.
2 17 à 1. Les informations issues de la théorie des circuits combinatoires sont constituées d'éléments logiques. Un élément logique est la partie la plus simple d'un circuit numérique qui effectue des opérations logiques sur des variables logiques. Lors de l'utilisation de circuits intégrés, ces éléments sont généralement des éléments NAND, NOR et AND-NOR. Le fonctionnement des éléments logiques est décrit par des tables de vérité. Sur les schémas fonctionnels électriques, les éléments logiques sont affichés sous forme de symboles graphiques conventionnels (CGI). Conditionnel symboles graphiques Les éléments logiques pour deux entrées sont illustrés sur la Fig. 2.1a 2.1e. Les tables de vérité pour ces éléments ont la forme indiquée dans le tableau NOT 2I 2OR 2I-NOT 1 1 a) b) c) d) e) Fig. Symboles graphiques des éléments logiques Tableau 2.1 Table de vérité des éléments logiques Entrées Type élément a b NOT 2AND 2OR 2AND-NOT 2OR-NOT Y = a Y = ab Y = a v b Y = ab Y = a v b Pour écrire une fonction logique en SDNF (forme normale disjonctive parfaite) selon la table de vérité il faut pour chaque ligne de la table en dont la fonction Y prend la valeur « 1 », notez le produit logique (conjonction) des variables d'entrée (pour le tableau 2.1, nous entendons les variables a et b). De plus, si la variable de cette ligne prend la valeur « 0 », alors dans la conjonction elle est écrite avec inversion. Ensuite, si nécessaire, vous devez minimiser la fonction résultante.
3 18 2. Brève description installation de laboratoire Un support de type UM-11 est utilisé comme installation de laboratoire. Le support est basé sur une alimentation, des générateurs d'horloge et d'impulsions uniques, un ensemble d'éléments logiques et de déclencheurs, ainsi que des éléments d'indication et de contrôle. Les entrées et sorties de tous les éléments sont affichées sur la face avant du stand sous forme de prises de contact. Sur le panneau avant du stand se trouvent des symboles graphiques conventionnels d'éléments logiques et de déclencheurs. À l'aide de fils spéciaux dotés de cosses, vous pouvez connecter des éléments les uns aux autres, fournir des signaux provenant de générateurs ou de commutateurs aux entrées des éléments, et également observer les valeurs des signaux à l'aide de voyants lumineux ou d'un oscilloscope. Un fragment du panneau avant du support est montré sur la Fig. Fig. Un fragment du panneau du support UM-11 En plus des éléments pour 2, 3 et 4 entrées montrés sur la Fig. 2.2, sur le panneau avant il y a aussi un élément AND-NOT pour 8 entrées. Cet ensemble d'éléments correspond à une série de 155 circuits intégrés. Ainsi, à l'aide du support, vous pouvez assembler des circuits combinatoires et vérifier l'exactitude de leur fonctionnement.
4 19 3. Ordre des travaux Tâche 1. Étudier la logique de fonctionnement de l'élément 2I-NOT. Pour ce faire, assemblez sur un banc le circuit illustré à la Fig. Lors de la construction du circuit, utilisez des interrupteurs avec lesquels vous pouvez appliquer les signaux « 0 » et « 1 » à l'entrée de l'élément. Observez les signaux de sortie par l'état du voyant lumineux. Lors de l'assemblage du circuit, vous devez faire attention au fait que chaque commutateur peut définir la valeur d'une variable. Dans ce cas, l'interrupteur dispose de deux sorties : directe (supérieure) et inverse (inférieure). Ainsi, à partir de la sortie supérieure du commutateur, vous pouvez obtenir la valeur directe de la variable et à partir de la sortie inférieure, la valeur inverse (Fig. 2.3). La valeur directe de la variable elle-même dépend de la position de l'interrupteur : en position haute de l'interrupteur la variable est égale à « 1 », en position basse « 0 ». En conséquence, la valeur inverse sera l'inverse. À l'aide de commutateurs, appliquez toutes les combinaisons de signaux « a » et « b » à l'entrée du circuit et entrez les valeurs résultantes des signaux de sortie dans la table de vérité. Comparez le tableau résultant avec les données du tableau. 2.1. pour l'élément 2I-NOT. Inclure dans le rapport : le circuit assemblé, l'UGO de l'élément 2I-NOT et la table de vérité qui en résulte. +5V a 1 a b Y 1 b Fig Schéma d'étude de l'élément 2I-NOT Tâche 2. Étudier la logique de fonctionnement de l'élément 3I-NOT. Pour ce faire, assemblez un circuit similaire au circuit de la figure. Vérifiez la logique du circuit pour différentes valeurs de signaux d'entrée et créez une table de vérité. Tâche 3. Étudier la logique de fonctionnement de l'élément NOT, mis en œuvre sur la base de l'élément 2I-NOT. Pour ce faire, assemblez le circuit illustré à la Fig. 2.4. et complétez-le par un interrupteur et un voyant lumineux. Fig Implémentation d'un circuit NOT utilisant des éléments 2I-NOT
5 20 Vérifiez la logique du fonctionnement du circuit à différentes valeurs du signal d'entrée et comparez-la avec les données du tableau. 2.1 pour l'élément NOT. Tâche 4. Assembler le circuit illustré à la Fig. 2.5, et explorez la logique de son fonctionnement. Créez une table de vérité et comparez-la avec les données du tableau. 2.1 pour l'élément 2I. Figure. Schéma de mise en œuvre du circuit ET utilisant des éléments NAND Tâche 5. Assemblez le circuit illustré à la figure 2.6 et examinez la logique de son fonctionnement. Créez une table de vérité et comparez-la avec les données du tableau. 2.1 pour l'élément 2OR. Fig. Schéma de mise en œuvre d'un circuit OU utilisant des éléments NAND. Tâche 6. Assembler le circuit illustré à la Fig. 2.7, et explorez la logique de son fonctionnement. Créez une table de vérité et comparez-la avec la table de vérité de l'élément 2I-2OR. Fig. Exemple de diagramme utilisant des éléments NAND 4. Contenu du rapport 1. Sujet, but du travail, 2. Résultats de l'exécution des tâches. Pour chaque tâche, fournir le plan expérimental, l'UGO de l'élément étudié et la table de vérité. 3. Analyse des résultats obtenus. 4. Conclusions sur les travaux.
6 21 5. Questions du test 1. Qu'est-ce qu'une fonction logique ? 2. Qu'est-ce qu'un élément logique ? 3. Expliquez la logique derrière le fonctionnement de l'élément NOT. 4. Expliquer la logique de l'élément AND. 5. Expliquer la logique de l'élément OR. 6. Expliquez la logique derrière le fonctionnement de l'élément AND-NOT. 7. Expliquez la logique derrière le fonctionnement de l'élément OR-NOT. 8. Qu'est-ce qu'une table de vérité ? 9. Comment écrire une fonction logique en SDNF à l'aide d'une table de vérité ? 10. Comment construire un circuit NON à partir d'éléments ET-NON ? 11. Comment construire un circuit ET à partir d'éléments ET-NON ? 12. Comment construire un circuit OU à partir d'éléments ET-NON ? 13. Quelle fonction le circuit illustré à la Fig. met-il en œuvre ? 2.7.
23 1. informations généralesà propos des circuits combinatoires Les circuits combinatoires sont constitués d'éléments logiques. Lors de l'utilisation de circuits intégrés, ces éléments sont généralement NAND, NOR,
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Travail de laboratoire n°2
1. OBJECTIF DES TRAVAUX
Etude du fonctionnement des éléments logiques typiques ; implémentation de fonctions de base et autres à l'aide d'éléments de base AND-NOT et OR-NOT ; l'utilisation d'éléments logiques comme commutateurs de signal.
2. DISPOSITIONS THÉORIQUES
Les CI de type LA remplissent la fonction logique mAND - NOT, les CI de type LE remplissent la fonction logique mOR - NOT (m est le nombre d'entrées) et les CI de type LN remplissent la fonction logique NOT. Un paquet du microcircuit LAZ contient quatre éléments logiques 2I-NOT. Un boîtier du microcircuit LE1 contient quatre éléments logiques 2OR-NOT. Un paquet du microcircuit LN1 contient six éléments NON logiques (onduleurs). Le microcircuit LN1 dispose d'un étage de sortie push-pull. Les symboles et brochages des microcircuits LAZ, LE1 et LN1 sont illustrés sur la Fig. 1.
Image 1
Les éléments logiques sont également appelés portes (commutateurs de signaux). C'est parce qu'ils peuvent retarder ou manquer informations numériques sur le principe d'une vanne conventionnelle conçue pour contrôler le débit de liquide. Le symbole de la vanne 2I avec les signaux à ses entrées et sorties et les chronogrammes de son fonctionnement en tant qu'interrupteur sont représentés sur la Fig. 2.
Figure 2
Si des impulsions rectangulaires du générateur sont appliquées à l'entrée supérieure de l'élément logique 2I et qu'un niveau d'unité logique est appliqué à l'entrée inférieure, alors les impulsions du générateur passeront à la sortie de l'élément logique 2I (Fig. 2 ). Cela découle de la loi de fonctionnement de l'élément ET. Si le un logique à l'entrée inférieure est remplacé par un zéro logique, alors les impulsions de l'entrée supérieure à la sortie de l'élément logique 2I ne passeront pas, puisqu'au moins un zéro à l'entrée de cet élément donne un zéro en sortie.
3. ÉQUIPEMENT
Le support TsS-02 est utilisé comme équipement de mesure.
4. PROCÉDURE D'EXÉCUTION DES TRAVAUX
Dans votre travail, utilisez les microcircuits K155JIA3, K155LE1, K155LN1.
1. Etude du fonctionnement des éléments logiques 2AND-NOT, 2OR-NOT et NOT
1.1. Dessinez des diagrammes pour étudier les éléments logiques (voir Fig. 3 a - c). Mettez-y les numéros des broches des éléments sélectionnés des microcircuits. Sélectionnez les sources LU que vous utiliserez et inscrivez leurs numéros sur le diagramme.
1.2. Assemblez un à un les circuits représentés sur ces figures.
1.3. En modifiant les combinaisons de signaux d'entrée, surveillez l'état de sortie de l'élément logique étudié avec un indicateur LED ou un oscilloscope. Remplissez les tables de vérité des éléments (Tableau 1).
Tableau 1
| UN | DANS | LA3 | LE1 | LN1 |
| Fonction |
1.4. Assurez-vous que les éléments logiques fonctionnent correctement.
figure 3
2. Implémentation de fonctions de base sur les éléments NAND de base
2.1. Dessinez les schémas montrés sur la Fig. 4,a, 4,c. Mettez-y les numéros des broches des éléments sélectionnés des microcircuits. Sélectionnez les sources LU que vous utiliserez et inscrivez leurs numéros sur le diagramme.
Figure 4
2.2.Assemblez un par un les circuits représentés sur ces figures.
2.3.Lorsque vous modifiez les combinaisons de signaux d'entrée, surveillez l'état des sorties de tous les éléments logiques des circuits avec des indicateurs LED ou un oscilloscope. Créez des tables de vérité pour les circuits étudiés.
2.4. S'assurer de l'exactitude des résultats obtenus en analysant théoriquement le fonctionnement des circuits étudiés.
2.5.À l'aide des tables de vérité obtenues, déterminez le type de fonction que chaque circuit exécute et écrivez le nom de la fonction dans la colonne « type de fonction » des tableaux.
3. Implémentation de fonctions de base sur des éléments de base OR-NOT
3.1. Dessinez les diagrammes montrés sur la Fig. 5, a, b, c. Mettez-y les numéros des broches des éléments sélectionnés des microcircuits. Sélectionnez les sources LU que vous utiliserez et inscrivez leurs numéros sur le diagramme.
Graphique 5.
3.2. Assemblez un à un les circuits représentés sur ces figures.
3.3. En modifiant les combinaisons de signaux d'entrée, surveillez l'état des sorties de tous les éléments logiques des circuits avec des indicateurs LED ou un oscilloscope. Remplissez les tables de vérité des circuits étudiés, similaires au tableau. 3...5.
3.4. Assurez-vous que les résultats obtenus sont corrects en analysant théoriquement le fonctionnement des circuits étudiés.
3.5. À l'aide des tables de vérité, déterminez le type de fonction que chaque circuit remplit et écrivez le nom de la fonction dans la colonne « type de fonction » des tableaux.
4. Implémentation de fonctions de différents types sur les éléments de base AND-NOT et OR-NOT
4.1. Dessinez les diagrammes montrés sur la Fig. 6, a, b. Mettez-y les numéros des broches des éléments sélectionnés des microcircuits. Sélectionnez les sources LU que vous utiliserez et inscrivez leurs numéros sur le diagramme.
Figure 6
4.2. Assemblez un à un les circuits représentés sur ces figures.
4.3. En modifiant les combinaisons de signaux d'entrée, surveillez l'état des sorties de tous les éléments logiques des circuits avec des indicateurs LED ou un oscilloscope. Remplissez les tables de vérité des circuits étudiés.
4.4. Assurez-vous que les résultats obtenus sont corrects en analysant théoriquement le fonctionnement des circuits étudiés.
5. Application d'éléments logiques comme commutateurs de signal
5.1. Dessinez des circuits pour étudier les éléments logiques (voir Fig. 7, a - d). Mettez-y les numéros des broches des éléments logiques des microcircuits sélectionnés pour la recherche. Sélectionnez les sources LU que vous utiliserez et inscrivez leurs numéros sur le diagramme.
5.2. Assemblez un par un les circuits illustrés sur la Fig. 7, a, c, s'il n'y a que des indicateurs LED pour contrôler les signaux d'entrée et de sortie. Si vous disposez d'un oscilloscope, assemblez les circuits illustrés sur la Fig. 7, c, d.
5.3. Observez la forme d'onde à l'entrée A des portes logiques et le signal de sortie C, d'abord lorsqu'il y a un un logique à l'entrée B, puis lorsqu'il y a un zéro logique. Pour ce faire, connectez un indicateur LED à la sortie des circuits (Fig. 7, a, c). Lors de l'étude des circuits (Fig. 7, c, d), connectez l'entrée de la première voie de l'oscilloscope à l'entrée A de l'élément logique, et l'entrée de la deuxième voie à la sortie de l'élément logique. Synchronisez le balayage de l'oscilloscope avec le signal du premier canal. Dessinez des chronogrammes (oscillogrammes) des signaux aux entrées et sorties des éléments étudiés pour les deux cas (Fig. 8 a, b).
5.4. Vérifier le bon fonctionnement des éléments logiques comme interrupteurs de signaux en analysant théoriquement leur fonctionnement.
Figure 7
Figure 8
Le rapport de travaux doit contenir :
Titre de l'ouvrage et but de l'ouvrage ;
Schémas à l'étude ;
Tables de vérité ;
Chronogrammes ;
Comparaison des données expérimentales avec les résultats de l'analyse théorique ;
Conclusions du travail.
QUESTIONS DE CONTRÔLE
1. Combien de combinaisons différentes existe-t-il pour les quatre signaux d’entrée ?
2. À quoi ça ressemble symboleélément logique ZILI ?
3. Comment la fonction de sortie d'une porte NAND changera-t-elle si ses entrées sont inversées ?
4. Quelles portes logiques inversent les signaux d’entrée lorsqu’elles les transmettent à la sortie ?
5. Quels signaux doivent être fournis aux deux autres entrées de l'élément logique ZILI pour que les impulsions de la première entrée passent à la sortie ?
F.N. Malycheva
Les bases
Microélectronique
Atelier laboratoire
Tobolsk-2012
CDU 621.3.049.77
Publié par décision du Département de Technologie et Disciplines Techniques du TSPI du nom. DI. Mendeleïev
Malysheva E.N. Fondamentaux de la microélectronique. Atelier laboratoire : Manuel. – Tobolsk : TGPI du nom. DI. Mendeleïeva, 2012. – 60 p.
Évaluateur : Novoselov V.I., Ph.D. Sc., professeur agrégé, Département de physique et MPF
© Malysheva E.N., 2012
© TGPI du nom. DI. Mendeleïeva, 2012
Note explicative
Donné Didacticiel réalisé sous forme de cahier d'exercices et est proposé pour accompagner un atelier de laboratoire destiné aux étudiants des universités pédagogiques étudiant les fondamentaux de la microélectronique. L'atelier laboratoire se déroule à l'aide d'un stand universel et est consacré à l'étude des éléments, composants et dispositifs de la technologie numérique.
1. Etude du fonctionnement des éléments logiques de base.
2. Etude du fonctionnement des déclencheurs.
3. Etude du fonctionnement des registres.
4. Etude du fonctionnement des convertisseurs de codes combinatoires.
5. Etude du fonctionnement des compteurs.
6. Etude du fonctionnement de l'additionneur.
7. Etude du fonctionnement d'un appareil arithmétique-logique.
8. Etude du fonctionnement d'un dispositif de mémoire vive.
9. Etude du fonctionnement d'un modèle informatique.
Chaque œuvre comprend les sections suivantes :
Matériel théorique dont la maîtrise est nécessaire à la réalisation du travail ;
Description du travail;
Questions pour le test de ce travail.
Travail de laboratoire n°1.
Etude du fonctionnement des éléments logiques de base
Objectif du travail :étude des principes de fonctionnement et étude expérimentale du fonctionnement des éléments logiques.
informations générales
Les éléments logiques, ainsi que les éléments de stockage, constituent la base des ordinateurs, des instruments de mesure numériques et des appareils d'automatisation. Les éléments logiques effectuent les opérations logiques les plus simples sur les informations numériques. Ils sont créés sur la base appareils électroniques, fonctionnant en mode clé, caractérisé par deux états clés : « Activé » - « Désactivé ». Ainsi, les informations numériques sont généralement représentées sous forme binaire, lorsque les signaux ne prennent que deux valeurs : « 0 » (zéro logique) et « 1 » (un logique), correspondant aux deux états de la clé. Ces deux positions (1 logique et 0 logique) constituent l'alphabet électronique, ou la base du code binaire.
L'entrée de tout appareil numérique reçoit un ensemble de mots de code, qu'il convertit en d'autres mots de code ou en un mot. Les mots de code de sortie sont une certaine fonction pour laquelle les mots de code d'entrée sont l'argument de cette fonction. On les appelle fonctions d’algèbre logique.
Les fonctions logiques, comme les fonctions mathématiques, peuvent être écrites sous la forme d'une formule ou d'un tableau - une table de vérité, qui répertorie toutes les combinaisons possibles d'arguments et les valeurs correspondantes des fonctions logiques. Un dispositif conçu pour remplir certaines fonctions de l'algèbre logique est appelé un élément logique. Examinons quelques-uns d'entre eux.
Élément logique PAS
négation logique (inversion). La négation logique d’un énoncé A est un énoncé X qui est vrai lorsque A est faux..
Élément logique ET
Conçu pour remplir une fonction multiplication logique (conjonction).La multiplication logique est une connexion entre deux énoncés simples A et B, de sorte qu'un énoncé complexe X n'est vrai que si les deux énoncés sont vrais en même temps.
Élément logique ET PAS
Conçu pour remplir une fonction négation de la multiplication logique (négation de la conjonction).La négation de la multiplication ou fonction de Schaeffer est une connexion entre deux énoncés simples A et B, de sorte qu'un énoncé complexe X n'est faux que si les deux énoncés sont vrais en même temps.
Demande de service
Équipement : support universel, alimentation, carte P1, cartes technologiques I-1 - I-9.
1. Analysez le fonctionnement de l'indicateur LED du support pour déterminer les niveaux de signaux logiques.
2. Examiner le fonctionnement des dispositifs logiques, séquentiellement à l'aide de cartes technologiques. Effectuez les tâches suivantes pour chaque diagramme :
UN. remplissez les tables de vérité,
b. à l'aide des données obtenues, identifier les éléments logiques,
V. nommer les fonctions d'algèbre logique qu'ils exécutent,
d. désigner les éléments logiques sur le schéma avec les symboles correspondants,
d. écrire des formules exprimant la relation entre les caractéristiques d'entrée et de sortie.
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Questions à tester 1. Quel est le but et la portée des éléments logiques ? 2. Définissez les fonctions logiques de base. 3. À l'aide de l'indicateur LED, déterminez le niveau du signal logique à la sortie du circuit. 4. Déterminez les types d'éléments logiques dans le circuit à partir des données de sortie. 5. A partir des marquages des circuits intégrés situés sur la carte utilisée, donnez leurs caractéristiques. Travail de laboratoire n°2. informations générales Les appareils numériques plus complexes sont construits à partir d’éléments logiques. L’un des composants les plus courants de la technologie numérique est le déclencheur. Un déclencheur est un dispositif qui possède deux états d'équilibre stables et est capable de passer d'un état à un autre sous l'influence d'un signal de commande. Chaque état de déclenchement correspond à un certain niveau de tension de sortie (haut ou bas), qui peut être maintenu pendant n'importe quelle durée. Par conséquent, les déclencheurs sont appelés les automates numériques les plus simples avec mémoire, c'est-à-dire leur état est déterminé non seulement par les signaux d'entrée dans ce moment temps, mais aussi leur séquence dans les cycles précédents du déclencheur. Actuellement, la plupart des bascules sont basées sur des éléments logiques sous forme de circuits intégrés (CI). Ils sont utilisés comme éléments de commutation indépendamment ou dans le cadre de dispositifs numériques plus complexes, tels que compteurs, diviseurs de fréquence, registres, etc. Sur la base de la méthode d'enregistrement des informations, les déclencheurs sont divisés en appareils synchrones et asynchrones. Dans les déclencheurs asynchrones, les informations sont enregistrées directement à l'arrivée des signaux d'entrée. Dans les bascules synchrones (horloge), les informations ne seront enregistrées que s'il y a une impulsion de synchronisation d'horloge. Selon leurs caractéristiques fonctionnelles, on distingue les déclencheurs : à déclenchement séparé (déclencheurs RS), à éléments de retard (déclencheurs D), à déclenchement par comptage (déclencheurs T), universels (déclencheurs JK). Généralement, un déclencheur a deux sorties : forward() et inverse(). L'état du déclencheur est déterminé par la tension à la sortie directe. Les entrées de déclenchement portent les désignations suivantes : S – entrée séparée pour régler le déclencheur sur un seul état ; R – entrée séparée pour mettre le déclencheur à l'état zéro ; D – saisie d'informations ; C – entrée de synchronisation ; T – entrée de comptage et autres. La base de tous les circuits bistables est une bascule RS asynchrone. Il existe deux types de bascules RS : celles construites sur des éléments logiques « OU-NON » et celles construites sur des éléments logiques « ET-NON ». Ils diffèrent par le niveau des signaux actifs et ont leur propre désignation (voir tableau). Les bascules RS disposent de modes de fonctionnement : mise à zéro ou un état, stockage, mode interdit. Une combinaison interdite (des signaux actifs sont fournis aux deux entrées) est mise en œuvre lorsqu'une commande contradictoire est donnée : mise simultanément à l'état un et à zéro. Dans ce cas, les mêmes niveaux de tension sont réalisés aux sorties directes et inverses, ce qui, par définition, ne devrait pas être le cas. Les bascules D cadencées ont une entrée D pour fournir des informations (0 ou 1) et une entrée d'horloge C. Des impulsions de synchronisation (C = 1) provenant d'un générateur d'impulsions spécial sont fournies à l'entrée C. Les bascules D sont exemptes de combinaisons interdites de signaux d'entrée. Une bascule de comptage T possède une entrée de commande T. Les états de déclenchement changent chaque fois que le signal de commande change. Les bascules en T d'un type réagissent au front d'une impulsion, c'est-à-dire pour une différence de 0-1, d'autres - pour une coupe (différence de 1-0). Dans tous les cas, la fréquence des impulsions de sortie est 2 fois inférieure à la fréquence des impulsions d'entrée. Par conséquent, les déclencheurs en T sont utilisés comme diviseurs de fréquence par des compteurs 2 ou modulo 2. Les déclencheurs de ce type ne sont pas disponibles en tant que CI. Ils peuvent être facilement créés à partir des tongs D et JK. Les bascules JK sont universelles, elles disposent d'entrées d'informations J et K et d'une entrée de synchronisation C. Elles sont utilisées pour créer des compteurs, registres et autres dispositifs. Avec certaines commutations d'entrée, les bascules JK peuvent fonctionner comme des bascules RS, des bascules D et des bascules T. En raison de cette polyvalence, ils sont disponibles dans toutes les séries IC. Demande de service Équipement : support universel, alimentation, carte P2, cartes technologiques II-1 - II-4. 1. Sélectionnez un déclencheur dans le circuit. 2. Effectuez les tâches suivantes pour chaque diagramme : a) notez le nom du déclencheur, b) faire un tableau des changements d'état en fonction des signaux d'entrée, indiquer les signaux actifs par une flèche ( - niveau haut - un logique, ¯ - niveau bas - zéro logique), c) déterminer le type d'entrée (R ou S), indiquer ces désignations dans le tableau et indiquer sur le schéma (pour les cartes II-1 et II-2), d) indiquer les modes de fonctionnement du déclencheur, e) établir un diagramme temporel des états déclencheurs.
Déclenchement ______________________________________________________________
Déclenchement ______________________________________________________________
Déclenchement ______________________________________________________________
Questions à tester 1. Qu’est-ce qu’un déclencheur ? 2. Expliquez le but des entrées bascules. 3. Qu'est-ce que le niveau de signal actif ? 4. Quelle est la différence entre les déclencheurs synchrones et asynchrones ? 5. Expliquez la nature de l'état « interdit » dans une bascule RS. 6. À l'aide du schéma, parlez-nous de l'état du déclencheur à chaque cycle de fonctionnement. 7. A partir des marquages des circuits intégrés situés sur la carte utilisée, donner leurs caractéristiques. Travail de laboratoire n°3. informations générales Un registre est une unité opérationnelle composée de bascules et conçue pour recevoir et stocker des informations sous forme de code binaire.. La longueur des mots de code écrits dans le registre dépend du nombre de cellules déclencheurs qui le composent. Parce que un déclencheur ne peut prendre qu'un seul état stable à un instant donné, alors, par exemple, pour écrire un mot de 4 bits, vous devez disposer d'un registre de quatre cellules de déclenchement. Sur la base de la méthode d'écriture des mots de code, on distingue les registres parallèles, séquentiels (à décalage) et universels. Dans les registres parallèles, le mot de code est écrit sous forme parallèle, c'est-à-dire à toutes les cellules de déclenchement simultanément. Dans un registre sériel, le mot de passe est écrit séquentiellement, en commençant par le chiffre le moins significatif ou le plus significatif. Toutes les bascules incluses dans le registre sont unies par une entrée de synchronisation commune ; certains types de circuits ont une entrée commune R pour l'opération de remise à zéro.
Demande de service Équipement : support universel, alimentation, cartes P2, P3, jumper, cartes technologiques II-5, II-6, III-1, III-2. 1. Notez le nom de l'appareil en indiquant sa capacité en bits. 2. Analysez le fonctionnement des registres à deux bits. 3. Effectuez les tâches suivantes pour chaque diagramme : a) noter le nom du registre, b) écrire plusieurs mots de code différents dans le registre, saisir les résultats dans un tableau de dépendances des états de sortie sur les signaux d'entrée, c) dessiner un symbole pour l'appareil, II-5 (P2) |
II-6 (P2)
_______________________________________________________________
Conclusion: ________________________________________________________
________________________________________________________
4. Pour les registres à quatre bits, effectuez les tâches :
a) noter le nom du registre indiquant sa capacité,
b) esquisser la structure logique interne,
c) écrire plusieurs mots de code différents dans le registre, saisir les résultats dans un tableau de dépendances des états de sortie sur les signaux d'entrée,
d) tirer une conclusion : combien de cycles d'horloge faut-il pour écrire un mot de code dans ce registre ?
III-1 (P3)
_______________________________________________________________
| Entrée | Sorties | |||
| D | T4 | T3 | T2 | T1 |
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| Entrée | Sorties | |||
| D | T4 | T3 | T2 | T1 |
Conclusion: _________________________________________________________
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III-2 (P3)
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| Contributions | Sorties | ||||||
| D4 | D3 | D2 | D1 | T4 | T3 | T2 | T1 |
Conclusion: ___________________________
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Questions à tester
1. Quel appareil s'appelle un registre ? Pourquoi est-ce?
2. Quels types de registres connaissez-vous ? Comment sont-ils différents?
3. Expliquez le concept de « profondeur de bits ». Que signifie l'expression « registre 4 bits » ?
4. Comment devez-vous modifier le schéma fonctionnel pour obtenir un registre à quatre bits à partir d'un registre à deux bits ?
5. Combien de mots différents peuvent être écrits à l’aide d’un registre de 2 (4) bits ?
6. Expliquez sur chaque schéma fonctionnel comment vous avez enregistré le mot de code ?
Travail de laboratoire n°4.
informations générales
Les convertisseurs de code combinatoires sont conçus pour convertir un code parallèle à m éléments aux entrées d'une machine numérique en un code à n éléments à ses sorties, c'est-à-dire pour convertir un mot de passe d'une forme à une autre. La relation entre les données d'entrée et de sortie peut être spécifiée à l'aide de fonctions logiques ou de tables de vérité. Les types de convertisseurs de code les plus courants sont les chiffreurs, les décrypteurs, les multiplexeurs et les démultiplexeurs.
Les codeurs sont utilisés dans les systèmes d'entrée d'informations pour convertir un signal unique sur l'une de ses entrées en un code binaire multi-bits sur les sorties. Ainsi, le signal de chaque touche du clavier, indiquant un chiffre ou une lettre, est envoyé à l'entrée correspondante de l'encodeur, et à sa sortie ce symbole est affiché dans un mot de code binaire. Les décodeurs effectuent l'opération inverse et sont utilisés dans les systèmes de sortie d'informations. Pour évaluer visuellement les informations de sortie, des décodeurs sont utilisés avec des systèmes d'affichage. Un type d’indicateur est l’indicateur LED ou à cristaux liquides à 7 segments. Pour ce faire, les signaux de sortie du décodeur sont convertis en code d'un indicateur à 7 segments.
Les multiplexeurs résolvent le problème de la sélection d'informations provenant de plusieurs sources, les démultiplexeurs résolvent le problème de la répartition des informations entre plusieurs récepteurs. Ces appareils sont utilisés dans les systèmes de processeurs de technologie numérique pour connecter des unités de processeur individuelles les unes aux autres.
Demande de service
Équipement : support universel, alimentation, carte P4, cartes technologiques IV-1, IV-2, IV-3.
1. Analysez le fonctionnement du décodeur.
2. Effectuez les tâches suivantes pour les schémas IV-1 et IV-2 :
a) dresser un tableau de la dépendance des états de sortie aux signaux d'entrée,
b) tirer une conclusion : à partir de quel système de codage l'appareil traduit-il vers quoi ?
c) combien de chiffres possède un nombre binaire dans le circuit IV-2 ? Quelle tâche l'interrupteur à bascule SA5 effectue-t-il ?
Multiplexeur
3. Analyser le fonctionnement d'un circuit contenant un multiplexeur et effectuer les tâches :
a) trouver le multiplexeur dans le schéma,
b) vérifier d'où proviennent les informations aux entrées du multiplexeur,
c) vérifier quel appareil est utilisé pour définir l'adresse du multiplexeur,
d) définir sur le multiplexeur l'adresse de l'entrée d'information à partir de laquelle vous souhaitez envoyer le signal vers sa sortie,
e) remplir le tableau de la dépendance du signal de sortie sur les informations d'entrée et l'adresse donnée au multiplexeur, en saisissant différentes adresses et en fournissant différentes informations aux entrées.
| Adresse | N° D-entrée connectée à la sortie | Informations de saisie | Sortie Y | |||||||||
| A2 | A1 | A0 | D0 | D1 | D2 | D3 | D4 | J5 | D6 | J7 | ||
Questions à tester
1. Quel appareil s’appelle un décodeur ? Pourquoi est-ce?
2. Quel appareil est appelé multiplexeur ? Pourquoi est-ce?
3. Quel type d'indication est utilisé dans le schéma IV-2 ?
4. Que signifie l'expression « système de codage d'informations binaire » (décimal, hexadécimal) ?
Pour décrire l'algorithme de fonctionnement des circuits logiques, l'appareil mathématique de l'algèbre logique est utilisé. L'algèbre de la logique fonctionne avec deux concepts : un événement est vrai (le « 1 » logique) ou un événement est faux (le « 0 » logique). Les événements de l'algèbre logique peuvent être reliés par deux opérations : l'addition (disjonction), désignée par le signe U ou +, et la multiplication (conjonction), désignée par le signe & ou le point. Une relation d'équivalence est indiquée par un signe =, et une négation est indiquée par une barre ou une apostrophe ("") au-dessus du symbole correspondant.
Circuit logique possède n entrées, qui correspondent à n variables d'entrée X 1 , ... X n et une ou plusieurs sorties, qui correspondent à des variables de sortie Y 1 .... Yum. Les variables d'entrée et de sortie peuvent prendre deux valeurs : X i = 1 ou X i = 0.
La fonction de commutation (SF) d'un circuit logique connecte les variables d'entrée et l'une des variables de sortie à l'aide d'opérations logiques. Le nombre de PF est égal au nombre de variables de sortie, et le PF peut prendre les valeurs 0 ou 1.
Opérations logiques. Les opérations élémentaires (fonctions) suivantes présentent le plus grand intérêt pratique.
Multiplication logique (conjonction),
Addition logique (disjonction),
Multiplication logique avec inversion,
Addition logique avec inversion,
Sommation modulo 2,
Équivalence.
Éléments logiques. Il y a du numérique circuits intégrés, correspondant aux opérations logiques de base. La multiplication logique correspond à l'élément logique "ET". L'addition logique correspond à l'élément logique "OU". Multiplication logique avec inversion - élément logique "ET-NON". Addition logique avec inversion - élément logique "OU-NON". L'opération d'inversion correspond à l'élément logique "NON". Il existe des microcircuits qui mettent en œuvre de nombreuses autres opérations logiques.
Tables de vérité. La principale façon de spécifier le PF consiste à compiler une table de vérité dans laquelle la valeur du PF (0 ou 1) est indiquée pour chaque ensemble de variables d'entrée. La table de vérité pour l'élément logique "NON" (opération logique) a la forme
| Entrée X | Sortie Y |
1.1. Etude des caractéristiques de l'élément logique "OU-NON"
Le schéma d'étude de l'élément logique « OU-NON » est présenté sur la Fig. 1.
Dans le schéma fig. 1 entrée porte logique "OU PAS" connecté à un générateur de mots qui forme une séquence de nombres binaires 00, 01, 10 et 11. Le chiffre binaire droit (de poids faible) de chaque nombre correspond à la variable logique X1, le chiffre gauche (le plus significatif) à la variable logique X2 . Les entrées des éléments logiques sont également connectées sondes logiques, qui s'allument en rouge lorsqu'un « 1 » logique est reçu sur cette entrée. La sortie de l'élément logique est connectée à une sonde logique, qui s'allume en rouge lorsqu'un « 1 » logique apparaît à la sortie.
Construction d'un circuit d'étude de l'élément logique "OU-NON"
Lancez-vous à l'aide du raccourci sur le bureau Bureau Windows programme Établi électronique.
Construction du diagramme de la Fig. 1 sera réalisé en deux étapes : dans un premier temps nous le placerons comme indiqué sur la Fig. 1 pictogrammes d'éléments, puis reliez-les en série.
1. Cliquez sur le bouton
panneaux de bibliothèque de composants et d’instruments. Dans la fenêtre de l'élément logique qui apparaît, retirez l'icône de l'élément logique NI("OU PAS").
2. Cliquez sur le bouton
Dans la fenêtre qui apparaît, retirez séquentiellement les icônes de sonde logique.
3. Dépliez les sondes logiques comme indiqué sur la figure. 1. Pour ce faire, utilisez le bouton de rotation du panneau de fonctions
4. Cliquez sur le bouton
panneaux de bibliothèque de composants et d’instruments. Dans la fenêtre indicatrice qui apparaît, retirez l'icône générateur de mots
5. Placez les icônes d'éléments en utilisant la méthode de remorquage comme indiqué sur la Fig. 1 et connectez les éléments selon la figure.
6. Double-cliquez pour ouvrir le panneau avant générateur de mots.
Sur le côté gauche du panneau générateur de mots Les combinaisons de codes sont affichées en code hexadécimal et dans la partie inférieure en code binaire.
7. Remplissez la fenêtre de code hexadécimal avec des combinaisons de codes, en commençant par 0 dans la cellule zéro supérieure, puis en ajoutant 1 dans chaque cellule suivante. Pour cela, cliquez sur le bouton et dans la fenêtre de préréglage qui apparaît, activez l'option Compteur et cliquez sur le bouton Accepter.
8. Dans la fenêtre Fréquence définissez la fréquence de génération des combinaisons de codes sur 1 Hz.
Les séquences de nombres binaires 00, 01, 10 et 11 correspondent en code hexadécimal - 0, 1, 2, 3. Programmons le générateur pour générer périodiquement la séquence de nombres spécifiée.
9. Tapez dans la fenêtre Final nombre 0003 cliquez sur le bouton Faire du vélo.
10. Démarrez le processus de simulation à l'aide du commutateur. Observez à quelles combinaisons de signaux d'entrée un «1» apparaît à la sortie de l'élément logique. En cliquant sur le bouton Étape, remplissez la table de vérité pour l'élément « OU-NON » dans le Rapport. Arrêtez le processus de simulation à l’aide du commutateur.
11. Enregistrez le fichier dans un dossier avec votre Nom de famille sous le nom Zan_17_01 .
