Исследование работы цифровых устройств
Особенность проектирования топологии печатных плат. Применение интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых устройств и проверки их на работоспособность. Создание технических приспособлений на основе пакетов прикладных программ.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | отчет по практике |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.03.2018 |
| Размер файла | 1,6 M |
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 РФ
Профессионально-педагогический колледж федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
ОТЧЁТ
Доброва В.А.
2016 г
Содержание заданиЙ на учебную практику
|
Содержание практики |
Кол-во часов |
ПК, ОК |
||
|
Темы |
Задания практики |
|||
|
Тема 1 Подготовительный этап учебной практики |
Оформление на практику на базовое предприятие. Представление документов для оформления. Прохождение инструктажа по охране труда и технике безопасности. Изучение правил внутреннего распорядка. Распределение по производственным подразделениям и по рабочим местам. Экскурсия по предприятию, ознакомление с его планировкой, основным и вспомогательным производством иего продукцией. Описать в дневнике краткие сведения о предприятии (историю развития, выпускаемую продукцию) Описать в дневнике своё рабочее место |
18 |
ПК 1.5 |
|
|
Тема 2 Логические функции. |
Логические функции, их свойства, проектирование логических схем по заданным функциям. Задание №1 Изучение методики проверки логических схем в статическом режиме. Задание №2 Изучение методики проверки логических схем в динамическом режиме. Задание №3 Исследованиебиблиотечных интегральных микросхем. Задание №4 Измерения времени задержки сигнала элементами цифрового устройства. Задание №5 Проектирование логических схем по заданным функциям |
24 |
ПК 1.2 |
|
|
Тема 3 Обзор существующего ПО для моделирования цифровых устройств |
Знакомство с программой моделирования ElectronicsWorkbench |
6 |
ПК 1.1 ПК 1.2 |
|
|
Знакомство с программой моделирования Multisim |
6 |
|||
|
Знакомство с программой Sprint-Layot |
6 |
|||
|
Знакомство с программой моделирования Компас-Электрик |
6 |
|||
|
Тема 4 Разработка и моделирование комбинационных схем |
Изучить методы синтеза и анализа комбинационных схем, методы минимизации, макетирования и испытания комбинационных схем.Изучить электрические схемы полусумматора, сумматора. Изучить электрические схемы дешифраторов и мультиплексоров, методы их использования при синтезе комбинационных схем. Задание №6 Анализ комбинационной схемы. Задание №7 Синтезкомбинационной схемы. Задание №8 Синтезировать схему одноразрядного сумматора |
24 |
ПК 1.1 ПК 1.2 |
|
|
Тема 5 Разработка и моделирование последовательностных схем |
Изучить особенности функционирования асинхронного и синхронного RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ, И-НЕ, D-триггера, JK-триггера и их возможных применений. Изучить принципы работы и способы применения регистров.Изучить принципы работы и способы применения счетчиков. Задание №9Изучение особенностей функционирования асинхронного RS-триггера на элементах И-НЕ. Задание №10Изучение особенностей функционирования синхронного RS-триггера на элементах И-НЕ. Задание №11Изучение особенностей функционирования синхронного D-триггера с асинхронными входами R и S. Задание №12Изучение особенности функционирования JK-триггера с асинхронными входами R и S. |
24 |
ПК 1.1 ПК 1.2 |
|
|
Тема 6 Разработка принципиальной электрической схемы, перечня элементов цифрового устройства |
Разработка принципиальной электрической схемы, перечня элементов цифрового устройства. Проектирования одного из цифровых устройств, составление схемы устройства с использованием рекомендованных узлов. Описание работы разработанного устройства по составленной схеме. Задание № 13 |
30 |
ПК 1.1 ПК 1.2 ПК 1.3 |
|
|
Оформление отчета |
24 |
|||
|
Конференция по итогам практики |
6 |
|||
|
Всего |
216 |
|||
|
Промежуточная аттестация в форме экзамена |
Введение
Учебная практика пройдена в Профессионально-педагогическом колледже СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Целью практики является закрепление и углубление знаний, полученных в рамках обучения по специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы, получение первичных профессиональных и практических навыков самостоятельной расчетно-аналитической работы.
Основными задачами практик являются:
проведение анализа и синтеза комбинационных схем;
исследование работы цифровых устройств и проверку их на работоспособность;
проектирование топологии печатных плат;
разработка комплекта конструкторской документации с использованием САПР;
применения интегральных схем разной степени интеграции при разработке цифровых устройств и проверки их на работоспособность;
проектирования цифровых устройств на основе пакетов прикладных программ;
оценки качества и надежности цифровых устройств.
История колледжа
Прославленный лётчик и Герой Советского союза Н. П. Каманин писал: «Для становления личности Гагарина решающее значение имеют 1951-1955 годы. Техникум дал Ю. А. Гагарину не только специальное образование, но и резко поднял его физическое и духовное развитие».
Это был Саратовский индустриальный техникум, сегодня --Профессионально-педагогический колледж СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Славная история учебного заведения уходит корнями в XIX век, когда 30 августа 1871 года было открыто первое в городе ремесленное училище, с высочайшего соизволения получившее право называться в честь царя Александра II. Инициатором создания училища «для детей бедных горожан и лично занимающихся нищенством» (по Уставу) был купец первой гильдии Почетный гражданин Саратова Т. Е. Жегин, привлекший средства многих благотворителей -- саратовских и московских, в том числе своего друга П. М. Третьякова.
Александровцы оставили о себе добрую память в городе: кованая ограда сада «Липки», узорные чугунные балконы и подъездные арки, первые городские электростанции и первый в городе автомобиль, созданный по привезенному образцу.
В 1919 году училище преобразуется в политехнические курсы, затем - в профтехшколу им. А. В. Луначарского, перед войной - в ремесленное училище №2 металлистов, на базе которого в январе 1945 года по Приказу Главного управления трудовых резервов при СНКСССР и был открыт индустриальный техникум, призванный готовить так необходимых для послевоенного восстановления страны квалифицированных специалистов с профессиональным образованием.
Первым директором техникума стал Герой Советского Союза С. Я. Батышев, в последствии долгое время проработавший заместителем председателя Госкомитета по профтехобразованию при Совете Министров СССР, академик, автор многих учебников.
Несмотря на трудные послевоенные годы, большое внимание уделялось укреплению здоровья, физической закалке будущих организаторов производства, воспитателей рабочей смены. Учащихся одевали, обували, кормили. Управление Трудовых резервов, руководители техникума обеспечивали бесперебойное снабжение продуктами питания столовой, располагавшейся в двухэтажном здании, где сегодня размещается Народный музей Ю. А. Гагарина. СИТ - овцы занимались в коллективах Дома культуры профтехобразования, в спортивных секциях на стадионе «Динамо». Вскоре техникум стал одним из ведущих в стране.
Летом 1951 года по направлению Московского управления трудовых резервов приехал в Саратов учиться выпускник Люберецкого РУ №10, литейщик - формовщик 5 разряда Юрий Гагарин. «Техникум был для меня и для всех комсомольцев не только школой знаний, но и замечательной школой жизни», -- потом напишет он в своей книге «Дорога в космос». Здесь неукоснительно соблюдалась традиция выпускать специалистов, способных решать актуальные задачи дальнейшего индустриального развития страны, внедрения в жизнь достижений научно-технического прогресса. В учебных цехах-мастерских выпускались вертикально-сверлильные станки, другое оборудование. Практик у учащиеся проходили на лучших предприятиях Саратова, Москвы и Ленинграда.
Комсомольская организация техникума, весь коллектив нередко становились инициаторами общественно-полезных патриотических начинаний. «Превратим Саратов в город высокой культуры и образцового порядка» -- за этим стояло обустройство набережной, озеленение Соколовой горы, участие в строительстве ТЭЦ-2, овощных баз и уборке урожая, шефство над трудными подростками. Первые студенческие строительные отряды на Балаковском комбинате химволокна и на родине первого космонавта в г. Гагарине.
Не только Ю. А. Гагариным гордится учебное заведение. Тысячи высококвалифицированных специалистов трудились и продолжают работать во всех республиках бывшего Советского Союза. Среди них: начальник конструкторского отдела, автор многих изобретений в области космической техники А. Г. Юрлов, академик Российской академии качества, директор Саратовского Центра стандартизации и метрологии И. В. Якунин и многие другие.
Ежегодно на встречи выпускников приезжают однокурсники Ю. А. Гагарина: профессор, доктор наук, заведующий кафедрой истории МАИ В. С. Порохня и отличник профтехобразования СССР Т. А. Чугунов, профессор, доктор технических наук, бывший литейщик А. Е. Полозов. Выпускниками техникума являются прославленные мастера спорта Новиков И. И., Максюта В. А., Ефимов Г. Я. Бывший литейщик Н. Л. Курьяков стал заслуженным работником культуры, а техник-технолог В. И. Мироненко заслуженным артистом РСФСР, директором Саратовского театра оперетты. Целые инженерно-педагогические коллективы профтехучилищ в Волгограде, Воронеже, Ростове, в Прибалтике и на Северном Кавказе, Сибири комплектовались из выпускников Саратовского техникума, среди которых более 30 заслуженных учителей, отличников профтехобразования.
В 1992 году техникум был реорганизован в колледж, в котором ведется подготовка по шести специальностям повышенного и трем базового уровня: мастера профессионального обучения, учителя технологии и физической культуры, юристы, коммерсанты, специалисты государственного и муниципального управления, технологи, техники по техническому обслуживанию автомобилей и пожарной безопасности.
В 2011 году колледж вновь реорганизован и вошел в структуру Саратовского государственного технического университета им. Гагарина Ю. А. как структурное подразделение.
Сегодня в профессионально-педагогическом колледже учатся более 2000 студентов, в составе инженерно-педагогического коллектива 6 кандидатов наук, 18 почетных работников среднего профессионального образования, 4 заслуженных учителя РФ, 12 человек имеют ученую степень.
В гагаринское время директором техникума был замечательный организатор и воспитатель С. И. Родионов, проработавший на этом посту почти 20 лет. Его сменил В. П. Ерофеевский, участник Великой Отечественной войны. Директорами техникума были Заслуженный учитель РФ, воспитанник системы трудовых резервов, выпускник СИТ Ю. В. Тимофеев, А. М. Малахов. Более 20 лет руководил учебным заведением Заслуженный учитель РФ, кандидат педагогических наук, председатель Совета директоров ССУЗов В. А. Зайцев. Сегодня профессионально-педагогическим колледжем руководит кандидат технических наук М. Ю. Захарченко.
Техника безопасности
Перед началом работы за компьютером следует убедиться в исправности электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, при помощи которых оборудование включается в сеть, наличии заземления компьютера, его работоспособности.
Для снижения или предотвращения влияния опасных и вредных факторов необходимо соблюдать «Санитарные правила и нормы. гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» (Утверждено Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. N 14 СанПиН 2.2.2.542-96), и Приложение 1,2.
Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается: вешать что-либо на провода, закрашивать и белить шнуры и провода, закладывать провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы, выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.
Для исключения поражения электрическим током запрещается: часто включать и выключать компьютер без необходимости, прикасаться к экрану и к тыльной стороне блоков компьютера, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании мокрыми руками, работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе, класть на средства вычислительной техники и периферийном оборудовании посторонние предметы.
Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электрооборудование.
Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части.
Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техниками с соблюдением необходимых технических требований.
Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей.
При пользовании электроэнергией в сырых помещениях соблюдать особую осторожность.
При обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование, оповестить администрацию. Продолжение работы возможно только после устранения неисправности.
При обнаружении оборвавшегося провода необходимо немедленно сообщить об этом администрации, принять меры по исключению контакта с ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.
Во всех случаях поражения человека электрическим током немедленно вызывают врача. До прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи пострадавшему.
Необходимо немедленно начать производить искусственное дыхание, наиболее эффективным из которых является метод «рот в рот» или «рот в нос», а также наружный массаж сердца.
Искусственное дыхание пораженному электрическим током производится вплоть до прибытия врача.
На рабочем месте запрещается иметь огнеопасные вещества.
В помещениях запрещается: зажигать огонь; включать электрооборудование, если в помещении пахнет газом; курить; сушить что-либо на отопительных приборах; закрывать вентиляционные отверстия в электроаппаратуре.
Источниками воспламенения являются: искра при разряде статического электричества; искры от электрооборудования; искры от удара и трения; открытое пламя.
При возникновении пожароопасной ситуации или пожара персонал должен немедленно принять необходимые меры для его ликвидации, одновременно оповестить о пожаре администрацию.
Помещения с электрооборудованием должны быть оснащены огнетушителями типа ОУ-2 или ОУБ-3.
После окончания работы необходимо обесточить все средства вычислительной техники и периферийное оборудование. В случае непрерывного производственного процесса необходимо оставить включенными только необходимое оборудование.
Отчёт.
Задание №1.
Изучение методики проверки логических схем в статическом режиме.
Цель работы: произвести проверку работы простой логической схемы в статическом режиме с помощью программы моделирования EWB или Multisim, составив таблицу истинности.
Таблица 1 Вариант задания.
|
12 |
4И-НЕ |
Рисунок 1 Графические обозначения логического элемента.
Ход работы
1. Начертили условное графическое обозначение логического элемента в соответствии с номером варианта из таблицы 1 в обозначениях программы моделирования и по ГОСТу.
Запишем в алгебраической форме логическую функцию, реализуемую элементом, и составим таблицу истинности логического элемента.
F =
Таблица 2 Таблица истинности логического элемента.
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Х2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Х3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
Х4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2. Соберём схему формирования двоичных переменных в статике и присоединим к схеме проверяемый логический элемент.
Рисунок 2 Схема формирования двоичных переменных в статике.
3. Подавая на вход логического элемента различные комбинации 0 и 1 с помощью переключателей S1 - S4, проверим работу логической схемы и составим таблицу истинности.
Таблица 3 Таблица истинности схемы.
Вывод: Сравнив таблицы 2 и 3, мы увидим, что они полностью совпадают, из чего следует, что схема работает правильно.
Отчёт.
Задание №2.
Изучение методики проверки логических схем в динамическом режиме.
Цель работы: Изучить методику применения генератора слов и логического анализатора для проверки работы логических схем.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Логич. схема |
|
|
12 |
4И-НЕ |
Ход работы
1. Используя ПО, соберем схему исследования свойств логического элемента с помощью генератора слов и логического анализатора. Логический элемент берём в соответствии с указанным вариантом.
Рисунок 1 Схема исследования свойств логического элемента.
2. Установим курсор на Генератор слов, двойным щелчком левой кнопки мышки откроем переднюю панель с органами настройки режимов работы. Аналогично откроем логический анализатор.
Рисунок 2 Генератор слов.
3. В генераторе слов установим следующие параметры: Pattern - Up countern - Accept. Режим работы - Step, частота (Frequency) 1кГц. В логическом анализаторе -- Clocks per division 16.
4. Включим схему, нажимая Step, пронаблюдаем вид сигналов на входе и выходе логического элемента с помощью логического анализатора.
5. Перемещая курсор в логическом анализаторе, исследуем работу логического элемента.
Рисунок 3 Логический анализатор.
6. Сделаем копию схемы и приборов и представим их на рисунке:
Рисунок 4 Схема исследования свойств логического элемента.
7. Составим таблицу истинности и объясним полученные результаты.
Таблица 2 Таблица истинности.
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Х2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Х3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
Х4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Вывод: Изучили методику применения генератора слов и логического анализатора для проверки работы логических схем.
Отчёт.
Задание №3.
Исследование библиотечных интегральных микросхем.
Цель работы: исследовать работу библиотечной интегральной микросхемы (ИМС), найти российский аналог ИМС
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Логич. схема |
|
|
12 |
74266 |
Ход работы
1. Соберём схему исследования ИМС. Номер ИМС берём в соответствии с номером нашего варианта.
Рисунок 1 Схема исследования ИМС.
2. Произведём исследование работы ИМС, составим таблицу истинности.
Таблица 2 Таблица истинности.
|
X1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
1 |
0 |
0 |
1 |
F = .
3. Пользуясь таблицей соответствия иностранных и отечественных микросхем, найдём аналог отечественной микросхемы.
Таблица 3 Таблица соответствия иностранных и отечественных микросхем.
|
Условное изображение отечественной микросхемы. |
Условное обозначение иностранной микросхемы, аналогичной отечественной по выполняемым функциям. |
|
|
74LS266D. Отрицание исключающего ИЛИ- НЕ с 2 входами |
74266 - 74LS266N |
4 На отечественных микросхемах, содержащих несколько одинаковых элементов в одном корпусе, дано изображение одного элемента, но входы и выходы помечены номерами выводов всех элементов. Для элемента 74LS266D входам 1, 2 соответствует входам с номером 1, 2, а выходу 3 соответствует выход 3.
5 На условных обозначениях иностранных микросхем входы обозначены буквами A, B, C, D, …, а выходы буквами Y, Q, …. Цифры указывают на номер логического элемента или номер разряда. Вывод GND необходимо соединить с общим проводом (нулём), а на вывод Ucc надо подать напряжение +5Вольт. Для микросхемы 74LS20 первый элемент имеет два входа 1A и 1B, а выход этого элемента обозначен символом 1Y. Выполняемая элементом микросхемы функция при выводе условного обозначения на рабочий стол может быть определена таблицей истинности, которая выводится на экран нажатием клавиши F1 при отмеченном левой клавишей мышки изображении микросхемы.
Вывод: исследовали работу библиотечной интегральной микросхемы (ИМС), нашли российский аналог ИМС.
Отчёт.
Задание №4.
Измерение задержки элемента с помощью осциллографа.
Цель работы: Освоение методики измерения времени задержки элементами цифрового устройства. Освоение методики применения осциллографа для измерений параметров логических элементов.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Логич. схема |
|
|
12 |
4ИЛИ |
Ход работы
1. Соберём схему измерения времени задержки входного сигнала логическим элементом, в качестве исследуемого элемента выберем элемент, указанный в таблице 1 задания в соответствии с заданным вариантом.
Рисунок 1 Схема измерения задержки входного сигнала.
2. Откроем генератор слов и осциллограф двойным кликом по левой кнопке мыши и установим необходимые режимы работы устройств: генератор слов -- Internal, Frequency 30 kHz; set… up counter, cycle, step; осциллограф - Channel A: 5V/Div, Y pos. (Div):0.2; Channel B: 5V/Div, Y pos. (Div): -0.8; Timebase Scale: 50us/Div.
Рисунок 2 Установка режимов работы осциллографа и генератора слов.
3. Изменяя масштаб по времени, получим осциллограммы задних фронтов входного и выходного импульсов.
4. Установим метки времени на середины фронтов импульсов и измерим время задержки Т2-Т1= 2.7.
Рисунок 3 Измерение времени задержки.
Вывод: Освоили различные методики измерения времени задержки элементами цифрового устройства, а также освоили методики применения осциллографа для измерений параметров логических элементов.
Отчёт.
Задание 5.
Проектирование логических схем по заданным функциям.
Цель работы: изучить методы синтеза и анализа комбинационных схем, макетирования и испытания комбинационных схем.
Таблица 1 Вариант задания.
|
12 |
F2 = 8 kHz; F4 = 4 kHz; F8 = 2 kHz.
Ход работы
1. По заданному алгебраическому выражению функции из таблицы 1 составим таблицу истинности заданной функции.
Таблица 2 Таблица истинности заданной функции.
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2. Используя логические возможности программы EWB или Multisim, разработаем схему для представленной в таблице 1 функции.
Рисунок 1 Схема, реализующая функцию
3. Реализуем разработанную схему в программе и проверим правильность её функционирования, составив таблицу истинности.
Рисунок 2 Схема проверки функционирования составленной схемы
Рисунок 3 Результаты проверки работы схемы.
Рисунок 4 Генератор слов.
4. Сравнив таблицы истинности, убедимся в правильности функционирования схемы и сделаем вывод.
Таблица 3 Таблица истинности функции.
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Вывод: Сравнивая таблицы 2 и 3, увидим их полное соответствие, что подтверждает правильность разработанной схемы, реализующей функцию . печатный плата цифровой прикладной
Отчёт.
Задание №6.
Анализ комбинационной схемы.
Цель работы: произвести анализ комбинационной схемы, составить логическую функцию, реализуемую схемой, минимизировать логическую функцию и синтезировать соответствующую схему.
Таблица 1 Вариант задания.
|
12 |
Ход работы
1. Проанализируем состав и принцип работы схемы: запишем логические элементы, входящие в состав схемы и соответствующие им логические функции, составим общую логическую функцию, описывающую всю схему в целом Y2(X1,X2,X3) = F(X1,X2,X3); для понимания принципа работы схемы составим таблицу истинности.
Состав схемы:
- ИЛИ с инверсным входом -- F(X1,X2) = ;
- И-НЕ -- F(X1,X3) =
- Итоговая -- F() = .
Таблица 2 Таблица истинности
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2. Соберем схему измерения для проверки функционирования заданной схемы и составим таблицу истинности, используя логический конвертер. Сравним таблицы истинности между собой. Сделаем вывод.
Рисунок 1 Комбинационная схема.
Таблица 3 Таблица истинности.
|
X1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X3 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
Y2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Сравнивая таблицы истинности, мы увидим их полное соответствие, что подтверждает правильность разработанной схемы
3. Используя формулы алгебры логики или другие методы, минимизируем логическую функцию Y2 схемы, полученной в п.1.
F() =
4. Синтезируем схему, соответствующую минимизированной логической функции Y2 в программе EWB или в Multisim, и представим её скриншот в отчёте.
Рисунок 2 Схема, соответствующая минимизированной логической функции.
5. Составим таблицу истинности для минимизированной функции и проверим соответствие с исходной таблицей, сделаем скриншот и представим его в отчёте.
Рисунок 3 Логический конвертер.
Вывод: Сравнивая таблицы истинности, видим их полное соответствие, что подтверждает правильность разработанной схемы.
Отчёт.
Задание №7.
Минимизация логической функции и синтез схемы, реализующей данную функцию.
Цель работы: освоение методик:
- представления логической функции в совершенной
- дизъюнктивной форме;
- минимизации с помощью карт Карно;
- синтеза схемы.
Таблица 1 Вариант задания.
|
12 |
3,4,5,7 |
Ход работы
1. Представим заданную функцию в соответствии с выбранным вариантом в табличной форме.
Таблица 2 Представление логической функции в табличной форме.
|
Номер набора |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
X3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2. Совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ) называется логическая сумма элементарных логических произведений, в каждое из которых аргумент или его отрицание входит один раз, при этом в каждом элементарном произведении должны быть представлены все переменные. Запишем СДНФ по на нашей таблице 1.
FСДНФ =
3. Минимизируем полученную СДНФ методом Карт Карно и запишем полученную минимизированную дизъюнктивную нормальную форму.
Рисунок 1. Карты Карно.
FМДНФ = X2X1 + X3.
4. Составим схему, соответствующую полученной МДНФ и исследуем её. Результат исследований представим в виде таблицы истинности.
Рисунок 2 Схема МДНФ.
Таблица 3 Таблица истинности.
|
X3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
X2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
X1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
F |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Сравним полученные таблицы 2 и 3 и сделаем вывод.
Вывод: Сравнивая таблицы 2 и 3, мы увидим их полное соответствие, что подтверждает правильность разработанной схемы.
Отчёт.
Задание 8.
Исследование арифметического сумматора.
Цель работы: исследовать арифметический сумматор, полусумматор и полный сумматор.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Номера наборов |
|
|
12 |
8+2=F+A=B+6= |
Ход работы
1. Соберём схему четырехразрядного арифметического сумматора. Поместим на схему три 16-ричных индикатора и генератор слова.
Рисунок 1 Схема четырехразрядного арифметического сумматора.
2. Откроем генератор слова и зададим суммируемые числа. Четыре младших разряда каждого генерируемого слова составляют первое слагаемое. Следующие четыре разряда составляют второе слагаемое.
Запустим процесс моделирования и пронаблюдаем за показаниями индикаторов. Запишем суммируемые числа и результат суммирования.
F+A=19 8+2=А
B+6=11
Рисунок 2 Результаты суммирований.
3. Соберём схему исследования полусумматора и, с помощью логического анализатора, последовательно нажимая кнопки Circuit to Truth Table (таблица истинности цепи) , Truth Table to Boolean Expression (булево выражение по таблице истинности) , Boolean Expression to Circuit (создание схемы по булеву выражению) , получим таблицу истинности полусумматора, логические выражения для выходов S и C, и схемную реализацию логических выражений для выходов S и C.
Рисунок 3 Схема исследования полусумматора: выход S и выход C.
4. Соберём схему исследования полного сумматора и, с помощью логического анализатора, получим таблицу истинности полного сумматора, логические выражения для выходов S и C и схемную реализацию логических выражений.
Рисунок 4 Схема исследования полного сумматора: Выход S и выход C.
Вывод: Провели исследование арифметического сумматора, полусумматора и полного сумматора.
Отчёт.
Задание №9.
Исследование асинхронного RS триггера.
Цель работы: Исследование асинхронного RS триггера на элементах И-НЕ в статическом и динамическом режимах работы.
RS триггер -- это триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.
При подаче единицы на вход S выходное состояние становится равным логической единице; при подаче единицы на вход R выходное состояние становится равным логическому нулю.
Состояние, при котором на оба входа R и S одновременно поданы логические единицы не определено и зависит от реализации.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Входные сигналы триггеров |
|
|
12 |
S =J=b |
|
|
R=K=D=f |
Ход работы
1. Исследуем асинхронный RS-триггер в статическом режиме работы на элементах И-НЕ.
Соберем схему в программе Multisim
Рисунок 1 Схема асинхронного RS триггера в программе Multisim.
Таблица 2 Таблица истинности.
|
R |
S |
, |
, |
|
|
0 |
0 |
Сохраняет предыдущее значение |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
недопустимо |
2. Исследуем асинхронный RS-триггер в динамическом режиме работы. Подключим к собранной схеме логический анализатор и генераторы импульсов.
Рисунок 2 Схема асинхронного RS триггера в программе Multisim.
Заданные частоты соответствуют частотам в выданном варианте.
F = 16 kHz=a; F2 = 8 kHz=b; F4 = 4 kHz=c; F8 = 2 kHz=d; F16 = 1 kHz=e; F32=32 kHz=f; F64=0.5 kHz=g
Рисунок 3 Исследование асинхронного RS триггера в динамическом режиме.
3. Составим таблицу истинности по экспериментальным данным.
Таблица 3 Таблица истинности
|
R |
S |
, |
, |
|
|
0 |
0 |
Сохраняет предыдущее значение |
||
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
недопустимо |
Вывод: Исследовав асинхронный RS триггер в статическом и динамическом режимах, мы получили одинаковые таблицы истинности.
Отчёт.
Задание №10.
Исследование синхронного RS триггера.
Цель работы: Исследование синхронного RS триггера на элементах И-НЕ в статическом и динамическом режимах работы.
RS триггер -- триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.
При подаче единицы на вход S выходное состояние становится равным логической единице; при подаче единицы на вход R выходное состояние становится равным логическому нулю.
Состояние, при котором на оба входа R и S одновременно поданы логические единицы не определено и зависит от реализации.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Входные сигналы триггеров |
|
|
12 |
S =J=b |
|
|
R=K=D=f |
Ход работы
1. Исследуем синхронный RS-триггер в статическом режиме работы на элементах И-НЕ.
Соберем схему в программе Multisim
Рисунок 1 Схема синхронного RS триггера в программе Multisim.
Таблица 2 Таблица истинности.
|
С |
R |
S |
|||
|
0 |
0 |
0 |
Недопустимо |
||
|
0 |
0 |
1 |
Недопустимо |
||
|
0 |
1 |
0 |
Недопустимо |
||
|
0 |
1 |
1 |
Недопустимо |
||
|
1 |
0 |
0 |
Сохраняет предыдущее значение |
||
|
1 |
0 |
1 |
0 |
||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
||
|
1 |
1 |
1 |
Недопустимо |
2. Исследуем синхронный RS-триггер в динамическом режиме работы.
Рисунок 2 Схема синхронного RS триггера в программе Multisim.
Подключим к собранной схеме логический анализатор и генераторы импульсов.
Заданные частоты соответствуют частотам в выданном варианте.
F = 16 kHz=a; F2 = 8 kHz=b; F4 = 4 kHz=c; F8 = 2 kHz=d; F16 = 1 kHz=e; F32=32 kHz=f; F64=0.5 kHz=g
Рисунок 3 Исследование асинхронного RS триггера в динамическом режиме.
3. Составим таблицу истинности по экспериментальным данным.
Таблица 3 Таблица истинности
|
С |
R |
S |
, |
, |
|
|
0 |
0 |
0 |
Недопустимо |
||
|
0 |
0 |
1 |
Недопустимо |
||
|
0 |
1 |
0 |
Недопустимо |
||
|
0 |
1 |
1 |
Недопустимо |
||
|
1 |
0 |
0 |
Сохраняет предыдущее значение |
||
|
1 |
0 |
1 |
0 |
||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
||
|
1 |
1 |
1 |
Недопустимо |
Вывод: Исследовав синхронный RS триггер в статическом и динамическом режимах, мы получили одинаковые таблицы истинности.
Отчёт.
Задание №11.
Исследование синхронного D триггера c асинхронными RS входами.
Цель работы: Исследование синхронного D триггера c асинхронными RS входами на элементах И-НЕ в статическом и динамическом режимах работы.
D триггер -- триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.
При подаче единицы на вход S выходное состояние становится равным логической единице; при подаче единицы на вход R выходное состояние становится равным логическому нулю.
Состояние, при котором на оба входа R и S одновременно поданы логические единицы не определено и зависит от реализации.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Входные сигналы триггеров |
|
|
12 |
S =J=b |
|
|
R=K=D=f |
Ход работы
1. Исследуем синхронный D триггер c асинхронными RS входами в статическом режиме работы на элементах И-НЕ.
Соберем схему в программе Multisim
Рисунок 1 Схема синхронного D триггера c асинхронными RS входами в программе Multisim.
Таблица 2 Таблица истинности.
|
С |
D |
R |
S |
|||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2. Исследуем синхронный D триггер c асинхронными RS входами в динамическом режиме работы. Подключим к собранной схеме логический анализатор и генераторы импульсов.
Рисунок 2 Схема синхронного D триггера c асинхронными RS входами в программе Multisim.
Заданные частоты соответствуют частотам в выданном варианте.
F = 16 kHz=a; F2 = 8 kHz=b; F4 = 4 kHz=c; F8 = 2 kHz=d; F16 = 1 kHz=e; F32=32 kHz=f; F64=0.5 kHz=g.
Рисунок 3 Исследование синхронного D триггера c асинхронными RS входами в динамическом режиме
3. Составим таблицу истинности по экспериментальным данным.
Таблица 3 Таблица истинности
|
С |
D |
R |
S |
, |
, |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Вывод: D триггер -- триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.
Отчёт.
Задание №12.
Исследование JK триггера c асинхронными RS входами.
Цель работы: Исследование JK триггера c асинхронными RS входами на элементах И-НЕ в статическом и динамическом режимах работы.
JK триггер -- триггер, который сохраняет своё предыдущее состояние при нулевых входах и меняет своё выходное состояние при подаче на один из его входов единицы.
При подаче единицы на вход S выходное состояние становится равным логической единице; при подаче единицы на вход R выходное состояние становится равным логическому нулю.
Состояние, при котором на оба входа R и S одновременно поданы логические единицы не определено и зависит от реализации.
Таблица 1 Вариант задания.
|
Вариант |
Входные сигналы триггеров |
|
|
12 |
S =J=b |
|
|
R=K=D=f |
Ход работы.
1. Исследуем JK триггер c асинхронными RS входами в статическом режиме работы на элементах И-НЕ.
Соберем схему в программе Multisim
Рисунок 1 Схема JK триггера c асинхронными RS входами в программе Multisim.
Таблица 1 Таблица истинности.
|
J |
K |
R |
S |
|||
Подобные документы
Автоматизация конструирования. Разработка схем цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции. Требования, методы и средства разработки печатных плат. Редактор АСП DipTrace. Требования нормативно-технической документации.
отчет по практике [2,9 M], добавлен 25.05.2014Алгоритмическое, логическое и конструкторско-технологическое проектирование операционного автомата. Изучение элементной базы простейших цифровых устройств. Разработка цифрового устройства для упорядочивания двоичных чисел. Синтез принципиальных схем.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 07.01.2015Реализация булевых функций на мультиплексорах. Применение постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Структурная схема программируемых логических матриц (ПЛМ). Функциональная схема устройства на микросхемах малой и средней степени интеграции, ПЗУ и ПЛМ.
курсовая работа [524,1 K], добавлен 20.12.2013Обзор современных схем построения цифровых радиоприемных устройств (РПУ). Представление сигналов в цифровой форме. Элементы цифровых радиоприемных устройств: цифровые фильтры, детекторы, устройства цифровой индикации и устройства контроля и управления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.12.2009Применение булевой алгебры при анализе и синтезе цифровых электронных устройств. Реализация логических функций в разных базисах. Параметры и характеристики цифровых интегральных микросхем. Структура локальной микропроцессорной системы управления.
книга [3,6 M], добавлен 20.03.2011Структура и направления деятельности компании ООО "Главный калибр". Изучение основных узлов и устройств вычислительной техники. Конструкторско-технологическое обеспечение производства приспособления. Выполнение работ по проектированию цифровых устройств.
отчет по практике [23,7 K], добавлен 17.04.2014Технические характеристики цифрового компаратора. Описание цифровых и аналоговых компонентов: микросхем, датчиков, индикаторов, активных компонентов, их условные обозначения и принцип работы. Алгоритм работы устройства, структурная и принципиальная схемы.
курсовая работа [1023,2 K], добавлен 29.04.2014Качество контроля и диагностики зависит не только от технических характеристик контрольно-диагностирующей аппаратуры, но и от тестопригодности испытываемого изделия. Сигналы, возникающие в процессе функционирования основной и контрольной аппаратуры.
реферат [29,0 K], добавлен 24.12.2008Основные положения алгебры логики. Составление временной диаграммы комбинационной логической цепи. Разработка цифровых устройств на основе триггеров, электронных счётчиков. Выбор электронной цепи аналого-цифрового преобразования электрических сигналов.
курсовая работа [804,2 K], добавлен 11.05.2015Понятие моделей источников цифровых сигналов. Программы схемотехнического моделирования цифровых устройств. Настройка параметров моделирования. Определение максимального быстродействия. Модели цифровых компонентов, основные методы их разработки.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.11.2014- Программа виртуального синтеза цифровых схем с учётом особенностей эмуляции процессорного устройства
Технические характеристики, описание тела, структура и принцип работы программы виртуального синтеза цифровых схем, а также возможности ее применения в учебном процессе. Анализ проблем эмуляции рабочей среды для построения и отладки электронных устройств.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 07.09.2010 Интегральные микросхемы, сигналы. Такт работы цифрового устройства. Маркировка цифровых микросхем российского производства. Базисы производства цифровых интегральных микросхем. Типы цифровых интегральных микросхем. Схемотехника центрального процессора.
презентация [6,0 M], добавлен 24.04.2016Построение и анализ работы схем элементов интегральных микросхем средствами Electronics WorkBenck. Обработка информации цифровых устройств с помощью двоичного кода. Уровень сигнала на выходах управляющих транзисторов, перевод их в закрытое состояние.
лабораторная работа [86,6 K], добавлен 12.01.2010Исследование внутреннего устройства и архитектуры современных модемов. Распределение функций между составными частями модема. Анализ функций аналоговых и цифровых модемов, связанных с обработкой сигналов. Метод преобразования аналоговых данных в цифровые.
курсовая работа [335,9 K], добавлен 09.11.2014Изучение технических характеристик и состава элементной базы современной ЭВМ. Разработка распределителя тактовых импульсов. Синтез вариантов реализации узла на уровне функциональных схем с использованием формальных и эвристических приемов проектирования.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2010Способы контроля информационных слов и адресов в цифровых устройствах автоматики. Структурные и функциональные схемы контролирующих устройств. Обеспечение надежности устройств автоматики и вычислительной техники. Числовой аппаратурный контроль по модулю.
контрольная работа [5,0 M], добавлен 08.06.2009Функции цифровых сигнальных процессоров в радиопередатчиках. Типы структурных схем радиочастотных трактов: прямая и прямая квадратурная модуляция, непрямая модуляция, петля трансляции. Описание и структура цифрового сигнального процессора передатчика.
реферат [234,4 K], добавлен 15.01.2011Задачи применения аналого-цифровых преобразователей в радиопередатчиках. Особенности цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) для работы в низкочастотных трактах, системах управления и специализированных быстродействующих ЦАП с высоким разрешением.
курсовая работа [825,8 K], добавлен 15.01.2011Сферы применения цифровых устройств и цифровых методов. Преобразование одного кода в другой с помощью преобразователей кодов. Структурная схема устройства, его основные узлы. Синтез схем формирования входного двоичного кода и его преобразования.
реферат [719,9 K], добавлен 10.02.2012Параметры и свойства устройств обработки сигналов, использующих операционного усилителя в качестве базового элемента. Изучение основных схем включения ОУ и сопоставление их характеристик. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств.
реферат [201,0 K], добавлен 21.08.2015
