Лабораторная работа №1

Исследование логических элементов

Задание

1. Рассмотреть функционирование элементов И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, подавая на их входы сигналы 0 и 1 в соответствии с таблицами истинности этих элементов.

Примечание: при отсутствии на стенде необходимого элемента синтезировать его из имеющихся, преобразовав базовое логическое выражение. Например:

.

Соответствующая схема:

2. Синтезировать и исследовать функционирование в соответствии с таблицей истинности элемента «Исключающее ИЛИ» сначала по базовому логическому выражению , а затем по приведенному к логике И-НЕ . Синтезируемые схемы приведены ниже.

Лабораторная работа №2

Синтез и исследование шифраторов

Общие сведения

Шифраторы переводят сигнал, поданный только в один входной провод (например, в провод 9), в выходной параллельный двоичный код (в данном случае 1001), который появится на выходах шифратора. Подобный элемент можно назвать преобразователем позиционного кода в параллельный.

Номер входа	Входы				Выходы
	х0	x1	х2	хЗ	y1	у0
0	1	0	0	0	0	0
1	0	1	0	0	0	1
2	0	0	1	0	1	0
3	0	0	0	1	1	1

Шифратор (Ш) может быть неприоритетным, если допускается подача только одного активного сигнала. Чтобы шифратор откликался на входной сигнал только одного провода из нескольких, на которые поданы активные сигналы, его схему делают приоритетной. Тогда выходной код должен соответствовать номеру «старшего» входа, получившего сигнал. Предположим, активные уровни поступили на входы 3, 4 и 9. Старший по номеру вход здесь 9, он обладает приоритетом, поэтому выходной код шифратора 1001. Неприоритетный Ш осуществляет преобразование десятичного номера активного входа в двоичный эквивалент этого номера. Для неприоритетного шифратора "4 в 2" с прямой входной логикой (активным уровнем считается лог.1) таблица истинности имеет вид, показанный справа.

Номер входа	Входы				Выходы
	х0	x1	х2	хЗ	y1	у0
0	1	0	0	0	0	0
1	х	1	0	0	0	1
2	х	х	1	0	1	0
3	х	х	х	1	1	1

В приоритетном Ш производится преобразование максимального десятичного номера активного входа в двоичный эквивалент этого номера. Для такого Ш входные сигналы, лежащие снизу от единичной диагонали, по определению могут иметь любое значение ("х" может быть 0 или 1). Следовательно, полная таблица истинности вместо нижних трех строчек должна содержать вообще-то еще 2+4+8=14 строк. Комбинация 0000 на входах не определена.

Из приведенных таблиц находим y1 и у0. Для неприоритетного Ш имеем:

y1 = х2+х3 и у0 = х1 + х3 .

У приоритетного шифратора выражение для у1 останется тем же самым, а для у0 примет вид

.

Реализация и условное обозначение неприоритетного Ш с прямой входной логикой приведены на рисунке. Переменная х0 оказалась "обделенной", но это произошло из-за того, что если нет сигнала ни на одном из первых трех входов, то он неизбежно должен присутствовать, по определению, на оставшемся, т.е. на третьем. Переменная х0 вместе с остальными может быть использована для формирования функции х0 + x1 + х2 + х3 равной 0, когда не активен ни один из входов, что может сигнализировать, например о неисправности источников сигналов.

Аналогичным образом могут быть получены логические выражения для шифраторов с инверсной входной логикой, когда активным является уровень лог.0 (эти выражения рекомендуется составить самостоятельно). УГО такого Ш имеет вид:

Шифраторы применяются в контроллерах прерываний работы микропроцессора внешними устройствами, в быстродействующем параллельном преобразователе напряжения в код (АЦП) и для кодирования номера клавиши.

Задание

1. Синтезировать схему неприоритетного шифратора с прямой входной логикой и исследовать его работу в соответствии с приведенной выше таблицей.

2. Выполнить те же действия для приоритетного шифратора.

3. Составить логические выражения и синтезировать схему для приоритетного шифратора с инверсной входной логикой.

Примечание 1. См. примечание к предыдущей работе. Вообще обычно схемы реализуют на базовом логическом элементе И-НЕ, поэтому именно к этой функции и приводят логические выражения.

Примечание 2. При исследовании работы неприоритетного шифратора следует помнить, что «уникальное» значение сигнала должно присутствовать только на одном из входов, в противном случае шифратор не будет выполнять свои функции.