Среднее Заочное отделение / 4 семестр / Цифровые и микропроцессорные устройства / Программа, методические указания и контрольные задания (ЦиМПУ)
.pdf
Входы А1, А0 служат для приема адреса источника, от которого подается информация в данный момент времени. Таблица истинности данного мультиплексора приведена в таблице 3.5.
Таблица 3.5 – Таблица истинности одноразрядного мультиплексора для m = 4
Логические аргументы |
Логическая функция |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
x0 |
x1 |
x2 |
x3 |
а1 |
а0 |
y |
0 |
x |
x |
x |
0 |
0 |
0 |
1 |
x |
x |
x |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
0 |
x |
x |
0 |
1 |
0 |
x |
1 |
x |
x |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
x |
0 |
x |
1 |
0 |
0 |
x |
x |
1 |
x |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
x |
x |
x |
0 |
1 |
1 |
0 |
x |
x |
x |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Запишем логическую функцию для выхода мультиплексора в
СДНФ: |
|
y = x0 ∙ a1 ∙ a0 ˅ x1 ∙ a1 ∙ a0 ˅ x2 ∙ a1 ∙ a0 ˅ x3 ∙ a1 ∙ a0 |
(3.2) |
Логическая схема одноразрядного мультиплексора, построенная по логической функции (3.2) представлена на рисунке 3.5.
Для проверки правильного функционирования логической схемы одноразрядного мультиплексора проставим на выходах логических элементов значения сигналов, если a1 = 0, a0 = 1. Поскольку на выход y передается поток данных со входа x3, то схема функционирует в соответствии с таблицей истинности.
Методика синтеза одноразрядных мультиплексоров, заданных в вариантах 2 и 8, аналогична. Разница в том, что адрес будет трехразрядным.
31
|
|
|
a 1 |
a 1 |
a0 |
a 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x0 |
0 |
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
1 |
1 |
1 |
|
|
x1 |
1 |
& |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
x3 |
y |
|
|
|
|
|
|
x2 |
|
& |
|
||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 |
1 |
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
x3 |
|
|
Рисунок 3.4 – Логическая схема одноразрядного мультиплексора для m = 4
Впункте 7 задачи 3 (варианты 2 и 8) необходимо изучить микросхему дешифратора. Справочные данные заданной микросхемы дешифратора приведены в [3, приложения Б и В]. Основные параметры заданной микросхемы запишите в таблицу, аналогичную таблице 3.4.
Ввариантах 3, 4, 5, 7, и 9 требуется синтезировать схему дешиф-
ратора со стробированием, т. е. с разрешающим входом EN , на заданное число информационных входов (выходов). Рассмотрим пример синтеза полного двоичного дешифратора на два информационных входа. Условное графическое отображение такого дешифратора со входом разрешения приведено на рисунке 3.6.
32
x |
|
|
DC |
y |
|
|
2 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
|
|||||
|
|
|
1 |
y1 |
||
x1 |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
2 |
y2 |
||
|
|
EN |
3 |
y3 |
||
Рисунок 3.6 – Условное графическое обозначение двоичного дешифратора со входом разрешения
Принцип работы данного дешифратора поясняется следующей таблицей истинности (таблица 3.6).
Таблица 3.6 – Таблица истинности двоичного дешифратора
Логические аргументы |
|
|
Логические функции |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
EN |
x1 |
|
x2 |
y0 |
|
y1 |
y2 |
|
y3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x |
|
x |
0 |
|
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
|
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание – Знаком «x» обозначен произвольный сигнал (0 или 1).
По данным таблицы 3.6 запишем систему логических функций в СДНФ, описывающих работу дешифратора:
33
y |
0 |
x |
x |
2 |
EN; |
|
|
1 |
|
|
|
||
y |
|
x |
x |
2 |
EN; |
|
1 |
1 |
|
|
|||
y |
2 |
x |
x |
2 |
EN; |
|
|
1 |
|
|
|
||
y |
3 |
x |
x |
2 |
EN. |
|
|
1 |
|
|
|
||
(3.3)
Логическая схема данного дешифратора в основном базисе со входом разрешения, построенная по системе логических функций (3.3) представлена на рисунке 3.7.
|
|
|
x |
|
x2 |
x |
|
x1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
y |
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
& |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
x |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
& |
1 |
|
|
EN |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
3 |
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.7 – Логическая схема двоичного дешифратора со входом разрешения
Для проверки правильности функционирования логической схемы двоичного дешифратора со входом разрешения проставим на выходах
логических элементов значения сигналов, если x1 = 1, x2 = 1, EN = 0.
34
Так как возбужден выход у3, то схема дешифратора функционирует в соответствии с таблицей истинности (таблица 3.5).
Методика синтеза двоичных дешифраторов, заданных в вариантах 3, 4, 5, 7 и 9 аналогична.
В пункте 7 задачи 3 (варианты 3, 4, 5, 7 и 9) необходимо изучить микросхему мультиплексора. Справочные данные заданной микросхемы мультиплексора приведены в [3, приложения Б и В]. Основные параметры заданной микросхемы запишите в таблицу, аналогичную по форме таблице 3.4.
Задача 4
Изучите заданное последовательностное цифровое устройство (ПЦУ) и заданную микросхему (таблица 3.7).
Таблица 3.7 – Исходные данные к задаче 4
Номер |
|
Наименование ПЦУ |
Микросхема |
||||
варианта |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Асинхронные RS-триггеры |
ЭКР1554ИЕ10 |
||||
2 |
|
Синхронные RS-триггеры со статиче- |
ЭКР1594ИР8 |
||||
|
|
ским управлением |
|
||||
3 |
|
Синхронные D-триггеры со статиче- |
ЭКР1564ИЕ6 |
||||
|
|
ским управлением |
|
||||
4 |
|
JK-триггеры со статическим управле- |
ЭКР1554ИР35 |
||||
|
|
нием |
|
||||
5 |
|
T-триггеры со статическим управлени- |
ЭКР1554ИР23 |
||||
|
|
ем |
|
||||
6 |
|
|
|
|
|
|
ЭКР1554ИЕ18 |
|
Асинхронные RS-триггеры |
||||||
|
|
|
|||||
7 |
|
Синхронные RS-триггеры со статиче- |
ЭКР1564ИР9 |
||||
|
|
ским управлением |
|
||||
8 |
|
Синхронные D-триггеры со статиче- |
ЭКР1594ИЕ7 |
||||
|
|
ским управлением |
|
||||
9 |
|
JK-триггеры со статическим управле- |
ЭКР1594ИР22 |
||||
|
|
нием |
|
||||
10 |
|
T-триггеры со статическим управлени- |
ЭКР1554ИЕ23 |
||||
|
|
ем |
|
||||
|
Методические указания по выполнению задачи 4 |
||||||
35
Взадаче 4 рассматриваются следующие ПЦУ: триггеры, регистры
исчетчики. Перед решением задачи 4 изучите по [1, с. 128–170] темы № 2.2 «Триггерные устройства», № 2.3 «Регистры памяти и сдвига» и № 2.4 «Счетчики и делители частоты». Изучите назначение и принцип построения указанных ПЦУ, а также примеры микросхем.
Описание заданного триггера выполните в следующем порядке: 1. Дайте определение заданного триггера, начертите его УГО и
укажите назначение выводов (входов и выходов).
2. В вариантах 1 и 6 задачи 4 начертите таблицу состояний асин-
хронного RS-триггера (для варианта 6 – RS -триггера). Получите его характеристическое уравнение и постройте логическую схему.
В остальных вариантах задачи 4 начертите таблицу состояний заданного триггера, совмещенную с таблицей истинности комбинационной схемы (КС), и получите логические функции Sn и R n для вы-
ходов КС. Постройте логическую схему заданного триггера на основе асинхронного RS -триггера и разработанной КС. Поясните принцип работы, укажите достоинства и недостатки.
Описание заданной микросхемы ПЦУ выполните в следующем порядке:
1.Дайте определение и поясните назначение заданного ПЦУ.
2.Зарисуйте по [4, приложение В] УГО заданной микросхемы ПЦУ и укажите назначение выводов.
3.Зарисуйте по [4, приложение В] таблицу состояний заданной микросхемы ПЦУ, укажите возможные режимы работы и условия их обеспечения.
4.Определите по [4, приложение Б] основные статические и динамические параметры заданной микросхемы ПЦУ и запишите в таблицу, аналогичную по форме таблице 4.2.
36
Таблица 4.2 – Основные статические и динамические параметры заданных микросхем (образец заполнения)
Международ- |
Условное обо- |
Схемо- |
UП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(tP |
(tP |
|
ное обозначе- |
значение по |
техника |
(VCC) |
(V ), |
(V ), |
(I ), |
(I |
|
), |
(I ), |
(I |
|
), |
(I ), |
|||
IH |
OH |
LH), не |
HL), не |
||||||||||||||
ние микро- |
ГОСТ 17021-88 |
|
|
OL |
OH |
IL |
|
|
OL |
|
|
CC |
|||||
|
|
не |
не ме- |
не |
не |
не |
не |
|
не |
||||||||
схем |
(прототип) |
|
|
|
более |
более |
|||||||||||
|
|
более |
нее |
более |
более |
более |
более |
более |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
В |
В |
В |
мкА |
мкА |
мА |
мА |
мкА |
нс |
нс |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
IN74ACT273 |
ЭКР1594ИР35 |
КМОП |
5 |
0,1 |
4,9 |
– 1,0 |
1,0 |
24 |
– 24 |
80 |
11 |
12 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
IN74HC163A |
ЭКР1564ИЕ18 |
КМОП |
5 |
0,1 |
4,9 |
– 1,0 |
1,0 |
4 |
– 4 |
40 |
23 |
25 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания |
|
|
|
|
|
1 |
В скобках указаны международные обозначения соответствующих параметров. |
|
|||
2 |
Параметры указаны для напряжения источника питания UП = 5 В и рабочей температуры от ми- |
||||
нус 40 до плюс 85°С. Максимальный потребляемый ток Iпот указан для выходного тока |
= 0 |
||||
мкА, а уровни выходных напряжений |
и |
– для |
≤ 50 мкА. |
|
|
37
ЛИТЕРАТУРА
1 Богородов, В. И. Цифровые и микропроцессорные устройства : учеб. пособие / В. И. Богородов. – Минск : УО ВГКС, 2015. – 340 с.
2 Калабеков, Б. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы : учеб. для техникумов связи / Б. А. Калабеков. – М. : Горячая линия – Телеком, 2007. – 336 с.
3 Цифровые и микропроцессорные устройства : лабораторный практикум для учащихся специальностей 2-45 01 33 – Сети телекоммуникаций,
2-45 01 32 – Системы радиосвязи, |
радиовещания и телевидения. |
В 4 ч. / сост. В. И. Богородов. – Минск : |
ВГКС, 2009. – Ч. 1 – 84 с. |
4 Цифровые и микропроцессорные устройства : лабораторный практикум для учащихся специальностей 2-45 01 33 – Сети телекоммуникаций,
2-45 01 32 – Системы радиосвязи, |
радиовещания и телевидения. |
В 4 ч. / сост. В. И. Богородов. – Минск : |
ВГКС, 2009. – Ч. 2 – 63 с. |
38
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ |
3 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ............................................................ |
9 |
Задача 1 ............................................................................................... |
9 |
Методические указания по выполнению задачи 1 ....................... |
10 |
Задача 2 ............................................................................................. |
18 |
Методические указания по выполнению задачи 2 ....................... |
19 |
Задача 3 ............................................................................................. |
24 |
Методические указания по выполнению задачи 3 ....................... |
25 |
Задача 4 ............................................................................................. |
35 |
Методические указания по выполнению задачи 4 ....................... |
35 |
ЛИТЕРАТУРА ................................................................................. |
38 |
39
Учебное издание
ЦИФРОВЫЕ И МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
Методические указания и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения специальностей
2-45 01 33 – Сети телекоммуникаций 2-45 01 32 – Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
Составитель Богородов Владимир Ильич
Редактор С.В. Андреева
Компьютерная верстка В. Н. Масленникова
План 2014/2015 уч. г., поз. __
Подписано в печать ___________. Формат 60*84/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Times».
Печать цифровая.
Усл. печ. л. ___. Уч.-изд. л. ___. Тираж ___ экз. Заказ ___.
Издатель и полиграфическое исполнение:
Учреждение образования «Высший государственный колледж связи» ЛИ № 02330/0131902 от 03.01.2007.
Ул. Ф. Скорины, 8/2, 220114, Минск