Схемотехника систем управления
Изучение процесса проектирования логического устройства на основе таблицы истинности. Составление минимизированной логической функции с помощью метода карт Карно в дизъюнктивно-нормальной форме. Использование интерактивных источников цифровых сигналов.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 17.01.2020 |
| Размер файла | 367,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
"Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)"
Филиал ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" в г. Златоусте
Факультет техники и технологии
Кафедра электрооборудования и автоматизации производственных процессов
Альбом лабораторных работ
по дисциплине "Схемотехника систем управления"
Выполнил: Д.И. Голоднев
Златоуст 2018
Лабораторная работа №1.
Разработка дизъюнктивно-нормальной формы записи
Цель работы: изучение процесса проектирования логического устройства на основе таблицы истинности.
Задачи:
- составить минимизированную логическую функцию с помощью метода карт Карно в дизъюнктивно-нормальной форме (ДНФ) по таблице истинности, в соответствии с таблицей 1;
Таблица 1- Таблица истинности логического устройства
|
A |
B |
C |
D |
F |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- составить логическую схему устройства;
- смоделировать работу схемы логического устройства с помощью программы Multisim 12.
Использованное оборудование: виртуальные элементы из библиотеки компонентов Multisim 12, в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 - Виртуальные элементы, используемые в работе
|
Условно-графическое обозначение элемента |
Расположение элемента / Название элемента |
|
|
AND2 |
||
|
AND3 |
||
|
OR5 |
||
|
NOT |
||
|
PROBE |
||
|
INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT |
Ход работы:
1. На основе таблицы истинности (см. табл.1) составим карту Карно и минимизированную логическую функцию, в соответствии с рисунком 1.
|
CD АВ |
00 |
01 |
11 |
10 |
|
|
00 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
01 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
11 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Рисунок 1 - Карта Карно, составленная по табл.3
Составил по таблице логическую функцию:F(A,B,C,D)
Для минимизации функций относительно небольшого числа переменных наиболее простым и наглядным является графический метод, использующий карты Карно. логический цифровой карно
В результате минимизации получено логическое выражение в дизъюнктивно-нормальной форме
2. На основе данного логического выражения составим логическую схему устройства с использованием программы Multisim 12.0 и виртуальных элементов из библиотеки компонентов (см. табл. 2).
Рисунок 2 -Логическая схема устройства
3. Для проверки корректности работы логического устройства произведем симуляцию работы схемы. Для задания сигналов переменных используем интерактивные источники цифровых сигналов (INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT, см. табл. 2), а для контроля значений переменных и значений функции используем виртуальный пробник (PROBE, см. табл. 2).
Схема симуляции логического устройства представлена в соответствии с рисунком 2.
Рисунок 3 - Схема симуляции логического устройства в Multisim
Вывод: В результате выполнения лабораторной работы изучили процесс проектирования логического устройства на основе таблицы истинности.
Составили минимизированную логическую функцию с помощью метода карт Карно в дизъюнктивно-нормальной форме (ДНФ) по таблице истинности, составили логическую схему устройства; смоделировали работу схемы логического устройства с помощью программы Multisim 12.
Лабораторная работа №2.
Разработка коньюктивно-нормальнойформы записи.
Цель работы: изучение процесса проектирования логического устройства на основе таблицы истинности.
Задачи:
- составить минимизированную логическую функцию с помощью метода карт Карно в коньюктивно-нормальной форме (КНФ) по таблице истинности, в соответствии с таблицей 1;
Таблица 4- Таблица истинности логического устройства
|
A |
B |
C |
D |
F |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
- составить логическую схему устройства;
- смоделировать работу схемы логического устройства с помощью программы Multisim 12.
Использованное оборудование: виртуальные элементы из библиотеки компонентов Multisim 12, в соответствии с таблицей 2.
Таблица 5 - Виртуальные элементы, используемые в работе
|
Условно-графическое обозначение элемента |
Расположение элемента / Название элемента |
|
|
AND3 |
||
|
OR3 |
||
|
OR4 |
||
|
NOT |
||
|
PROBE |
||
|
INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT |
Ход работы:
1. На основе таблицы истинности (см. табл.1) составим карту Карно и минимизированную логическую функцию, в соответствии с рисунком 1.
|
CD АВ |
00 |
01 |
11 |
10 |
|
|
00 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
01 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
11 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Рисунок 4 - Карта Карно, составленная по табл.6
Составил по таблице логическую функцию:F(A,B,C,D)
Для минимизации функций относительно небольшого числа переменной наиболее простым и наглядным является графический метод, использующий карты Карно.
В результате минимизации получено логическое выражение в КНФ
2. На основе данного логического выражения составим логическую схему устройства с использованием программы Multisim 12.0 и виртуальных элементом из библиотеки компонентов (см. табл. 2).
Рисунок 5 -Логическая схема устройства
3. Для проверки корректности работы логического устройства произведем симуляцию работы схемы. Для задания сигналов переменных используем интерактивные источники цифровых сигналов (INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT, см. табл. 2), а для контроля значений переменных и значений функции используем виртуальный пробник (PROBE, см. табл. 2).
Схема симуляции логического устройства представлена в соответствии с рисунком 2
Рисунок 6 - Схема симуляции логического устройства в Multisim
Вывод: В результате выполнения лабораторной работы изучили процесс проектирования логического устройства на основе таблицы истинности.
Составили минимизированную логическую функцию с помощью метода карт Карно в коньюктивно-нормальной форме (КНФ) по таблице истинности, составили логическую схему устройства, смоделировали работу схемы логического устройства с помощью программы Multisim 12.
Лабораторная работа №3.
Разработка логики базиса "И-НЕ" из ДНФ
Цель работы: перейти к промышленному базису "И-НЕ" из ДНФ
Задачи:
- Используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №1 составить логическую схему устройства используя элементы "И";
- Упростить функциональную схему: заменить на эквивалентную ей, состоящую из элементов "И-НЕ".
Использованное оборудование: виртуальные элементы из библиотеки компонентов Multisim 12, в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 - Виртуальные элементы, используемые в работе
|
Условно-графическое обозначение элемента |
Расположение элемента / Название элемента |
|
|
NAND2 |
||
|
NAND3 |
||
|
NOT |
||
|
PROBE |
||
|
INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT |
Ход работы:
1. Используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №1 составить логическую схему устройства используя элементы "И";
Выражение в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №1
2.Упростить функциональную схему: заменить на эквивалентную ей, состоящую из элементов "И-НЕ".
2. На основе данного логического выражения составим логическую схему устройства с использованием программы Multisim 12.0 и виртуальных элементов из библиотеки компонентов (см. табл. 1).
Рисунок 7 -Логическая схема устройства на логических элементах "И-НЕ"
3. Для проверки корректности работы логического устройства произведем симуляцию работы схемы. Для задания сигналов переменных используем интерактивные источники цифровых сигналов (INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT, см. табл. 1), а для контроля значений переменных и значений функции используем виртуальный пробник (PROBE, см. табл. 1).
Схема симуляции логического устройства представлена в соответствии с рисунком 1.
Рисунок 8 - Схема симуляции логического устройства в Multisim
Вывод: По результатам выполнения лабораторной работы используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №1 составили логическую схему устройства используя элементы "И", упростили функциональную схему: заменили на эквивалентную ей, состоящую из элементов "И-НЕ".
Лабораторная работа №4.
Разработка логики базиса ИЛИ-НЕ из КНФ
Цель работы: перейти к промышленному базису "ИЛИ-НЕ" из КНФ
Задачи:
- Используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №2 составить логическую схему устройства используя элементы "ИЛИ";
- Упростить функциональную схему: заменить на эквивалентную ей, состоящую из элементов "ИЛИ-НЕ".
Использованное оборудование: виртуальные элементы из библиотеки компонентов Multisim 12, в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 - Виртуальные элементы, используемые в работе
|
Условно-графическое обозначение элемента |
Расположение элемента / Название элемента |
|
|
NOR3 |
||
|
NOR4 |
||
|
NOT |
||
|
PROBE |
||
|
INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT |
Ход работы:
1. Используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №2 составить логическую схему устройства используя элементы "ИЛИ-НЕ";
Выражение в коньюктивно -нормальной форме из лабораторной работы №2
2.Упростить функциональную схему: заменить на эквивалентную ей, состоящую из элементов "ИЛИ-НЕ".
2. На основе данного логического выражения составим логическую схему устройства с использованием программы Multisim 12.0 и виртуальных элементов из библиотеки компонентов (см. табл. 1).
Рисунок 9 -Логическая схема устройства на логических элементах "ИЛИ-НЕ"
3. Для проверки корректности работы логического устройства произведем симуляцию работы схемы. Для задания сигналов переменных используем интерактивные источники цифровых сигналов (INTERACTIVE_DIGITAL_CONSTANT, см. табл. 2), а для контроля значений переменных и значений функции используем виртуальный пробник (PROBE, см. табл. 1).
Схема симуляции логического устройства представлена в соответствии с рисунком 1.
Рисунок 10 - Схема симуляции логического устройства в Multisim
Вывод: В ходе лабораторной работы используя результаты минимизации полученного логического выражения в дизъюнктивно-нормальной форме из лабораторной работы №2 составили логическую схему устройства используя элементы "ИЛИ", упростили функциональную схему: заменили на эквивалентную ей, состоящую из элементов "ИЛИ-НЕ".
Лабораторная работа №5.
Изучение инструмента Logicconverter в среде Multisim 12.0
Цель работы: изучение режимов работы логического преобразователяLogic
converter.
Задачи:
ѕ Изучить принцип действия модуля Logicconverter;
ѕ Перейти к промышленному базису "И-НЕ" и осуществить результат в виде готовой схемы.
ѕ Смоделировать работу схемы логических устройств с помощью Logik converter.
Использованное оборудование: виртуальный прибор Logicconverter (рисунок 11).
Рисунок 11 - изображение инструмента Logicconverter
Ход работы:
1. На панели инструментов в Logicconverter задается количество переменных и вручную вводится функция F. В окно инструмента Logicconverter (рисунок 12.)
Рисунок 12 - рабочее пространство инструмента Logicconverter
2. В окне управления задается количество переменных и вручную вводится функция F. В данном инструменте используем такую функцию, как переход к промышленному базису "И-НЕ", представленному на рисунке 13.
Рисунок 13 - схема перехода к промышленному базису "ИЛИ-НЕ"
Вывод: в ходе данной работыизучили принцип действия модуля Logicconverter, перешли к промышленному базису "И-НЕ" и осуществили результат в виде готовой схемы. Смоделировали работу схемы логических устройств с помощью Logikconverter.
Лабораторная работа №6.
Разработка схем автоматизации на базе языка релейно-контакторной логики (Ladderlogic)
Цель работы: научиться работать с элементами релейно-контакторной логики в программном комплексе Multisim.
Оборудование: персональный компьютер, программное обеспечение NationalInstrumentsMultisim 12.0, виртуальное оборудование данного ПО, представленное в таблице 7.
Таблица 7 - Виртуальные элементы, используемые в работе
|
Условно-графическое обозначение элемента |
Расположение элемента / Название элемента |
|
|
LADDER_RUNGS |
||
|
RELAY_COIL |
||
|
SPST |
||
|
LAMP |
||
|
RELAY_CONTACT_NO |
||
|
RELAY_CONTACT_NC |
Задачи:
- Построить на элементах релейно-контакторной логики полученные в лабораторных работах №1 логические функции в логические схемы;
- Оценить полученные результаты.
Ход работы:
Из представленных в таблице 7 элементов соберем схему, полученную в ДНФ по методу карт Карно.
Схема представлена на рисунке 14.
Рисунок 14 - Схема в ДНФ на релейно-контакторных элементах
Схема соответствуют таблице истинности, приведенной в лабораторной работе №1.
Вывод: В результате выполнения лабораторной работы научились работать с элементами релейно-контакторной логики в программном комплексе Multisim, построена схема на элементах релейно-контакторной логики.
Список используемой литературы
1. Демин С.Б., Бочкарёв В.С., Шадрин М.П. "Основы компьютерной схемотехники. Моделирование электронных устройств в программой среде Multisim 10.1", Пензенский государственный технологический университет, 2012г.
2. Марченко А.Л., Освальд С.В. "Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim. Учебное пособие для вузов.", Издательство "ДМК Пресс", ISBN 978-5-94074-593-8, 2010г.
3. Бочкарёв В.С. "Электротехника и электроника. Изучение моделирующей программы Multisim 10.1: Учебно-методическое пособие", Пензенский государственный технологический университет, 2011г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение логических операций и правил их преобразований. Моделирование цифровых схем, состоящих из логических вентилей. Способы описания работы логического устройства - таблицы истинности, временные диаграммы, аналитические функции, цифровые схемы.
лабораторная работа [2,1 M], добавлен 02.03.2011Мнемоническая и кодированная форма структурной таблицы. Функции возбуждения триггеров, параметры комбинационных блоков. Синтез комбинационной схемы центрального аппарата методом карт Карно и аналитическим: сравнительное описание и оценка эффективности.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 10.02.2014Реализация экспертных систем любой сложности, решение любых головоломок и шарад с помощью языка логического программирования Prolog. Основные понятия в языке Prolog. Правила логического вывода и запросы. Процедуры логического вывода и принятия решений.
курсовая работа [19,0 K], добавлен 24.05.2012Построение карт Карно. Переход от булевых выражений к функциональным схемам. Минимизация заданной функции. Схемная реализация факторизированного покрытия. Перевод схемы в универсальный базис. Соединение транзисторов с нагрузкой в цепи коллектора.
курсовая работа [468,7 K], добавлен 01.12.2014Определение состава таблиц проектируемой реляционной базы данных, их полей и первичных ключей с использованием ER-метода логического проектирования БД. Особенности ER-метода для экономических приложений. Физическое проектирование БД в среде СУБД Access.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 14.02.2012Особенности создания цифровых топографических карт и планов. Используемые технические средства, программное обеспечение. Создание цифровых карт по материалам полевых измерений. Цифрование картографических изображений. Прикладные задачи картографии.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 31.05.2014Логика высказываний и предикатов. Построение таблицы истинности для логической формулы. Обоснование выбора структур данных. Описание алгоритма решения задачи. Описание пользовательского интерфейса. Окно командной строки, для ввода логической формулы.
курсовая работа [437,7 K], добавлен 10.04.2017Сущность интеллектуальных систем. Запись математического выражения в виде ориентированного графа. Особенности разработки генетического алгоритма для решения задачи аппроксимации логического вывода экспертной системы на основе метода сетевого оператора.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 17.09.2013Правила двоичного сложения. Таблица и схема истинности полусумматора и полного сумматора. Таблица, стуктурная и логическая схема истинности для полувычитателя и полного вычитателя. Использование сумматоров для вычитания. Работа суммирующего устройства.
учебное пособие [99,7 K], добавлен 06.02.2009Разработка нового технического оборудования. Изготовление и эксплуатация цифровых устройств. Модель элемента дискретного устройства. Алгоритм загрузки логического элемента из файла и процедуры моделирования. Используемые методы, процедуры и функции.
курсовая работа [306,1 K], добавлен 24.06.2012Понятие высказывания, операции над простыми высказываниями, таблицы истинности. Примеры построения таблиц истинности сложных высказываний. Таблица истинности импликации. Закон тождества, противоречия, двойного отрицания. Решение логических задач.
курсовая работа [507,3 K], добавлен 23.04.2013Анализ тенденций развития информационных технологий. Назначение и цели применения систем автоматизированного проектирования на основе системного подхода. Методы обеспечения автоматизации выполнения проектных работ на примере ЗАО "ПКП "Теплый дом".
курсовая работа [210,0 K], добавлен 11.09.2010Разработка функционирующей базы данных для игры с искусственным интеллектом. Составление таблицы лидеров игры. Исследование концептуального и логического проектирования. Сущность и основные типы SQL-запросов. Анализ процедур, триггеров и транзакций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 01.11.2022Этапы разработки модели базы данных: составление логической схемы и создание на ее основе физической формы графическим инструментарием Erwin. CASE-технологии для проектирования прикладного программного обеспечения и конфигурационного управления проектом.
контрольная работа [370,7 K], добавлен 03.01.2011Теоретическое изучение системы проведения арифметических операций над двоичными числами. Создание описания операций умножения и блок-схемы алгоритма её выполнения. Определение набора управляющих сигналов и синтез схемы арифметико-логического устройства.
курсовая работа [169,3 K], добавлен 25.12.2012Назначение, состав и структура систем автоматизированного управления. Системы в дифференциальных уравнениях в нормальной форме Коши. Основные принципы управления и требования к САУ. Прямое и обратное преобразование Лапласа, примеры преобразований.
шпаргалка [301,8 K], добавлен 22.11.2011Проектирование преобразователя кода (ПК), рассчет его энергопотребления и быстродействия. Составление таблицы истинности ПК. Написание булевых функций, минимизация и преобразование к выбранному базису. Составление структурной схемы преобразователя кода.
курсовая работа [775,3 K], добавлен 09.02.2009Особенности процесса проектирования систем компьютерного управления объектами. Принципы построения системы компьютерного управления мехатронной системой. Составление алгоритма и программы управления с использованием языка Pascal и Assembler-вставок.
курсовая работа [692,7 K], добавлен 06.02.2016Компьютер как средство обучения. Классификация учебно-программных средств. Роль интерактивных технологий в обучении школьников. Эффективное управление познавательной деятельностью учащихся первой ступени обучения с помощью интерактивной доски Smart.
курсовая работа [856,7 K], добавлен 10.02.2012Использование цифровых сигналов для кодирования информации, регистрации и обработки; унификация операций преобразования на всех этапах ее обращения. Задачи и физическая трактовка процессов идеальной интерполяции сигналов алгебраическими полиномами.
реферат [1,3 M], добавлен 12.03.2011
