Подготовка к работе

Универсальный лабораторный стенд (УЛС-1) оформлен в виде настольного металлического стенда. Выполнен в виде наклонной и горизонтальной панелей.

На наклонной панели размещены вспомогательные устройства, обеспечивающие функционирование стенда:

- блок генератора прямоугольных импульсов с регулируемой частотой;

- блок выдачи сигналов логической единицы;

- блок выдачи сигналов логического нуля;

- блок индикации;

- блок счетчиков 1 и 2;

- магазин сопротивлений;

- магазин емкостей.

На горизонтальной панели размещено наборное поле, состоящее из:

- двенадцати элементов 2И-НЕ;

- восьми элементов 3И-НЕ;

- четырех элементов 4И-НЕ;

- двух элементов 8И-НЕ;

- шести триггеров типа D.

Перед включением стенда ознакомиться с его устройством. Тумблер «СЕТЬ» установить в нижнее положение. Заземлить стенд с помощью клеммы защитного заземления. Снять все соединения на наборном поле и вспомогательном устройстве. Включить кабель питания в сеть.

ВНИМАНИЕ: тумблер «СЕТЬ» включать только после полной сборки проверки исследуемой схемы. Не изменяйте схему под напряжением!

Схема лабораторного стенда УЛС-1

Рабочее задание

1. Реализация функции не (инверсии)

Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 1. Синтезируйте и соберите на наборном поле стенда элемент НЕ, используя элемент 2И-НЕ (возможны 2 варианта). Выход Y соедините с любым гнездом логического индикатора A-F. На вход «а» подайте сигнал логической единицы, а затем - логического нуля. Зафиксируйте значения выходного сигнала исследуемого элемента. Все значения входного и соответствующего выходного сигналов занесите в таблицу истинности. Напишите аналитическое выражение функции и начертите временную диаграмму для входной и выходной переменных.

Рис. 1

2. Реализация функции и (конъюнкции)

Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 2. Используя в качестве базиса элемент 2И-НЕ синтезируйте и соберите на наборном поле схему, реализующую функцию И. Выход Y соедините с осциллографом. Подключая входы «a» и «b» к гнездам «0» и «1» на вспомогательном устройстве, подайте на входы следующие комбинации сигналов: Все значения входных и выходных сигналов занесите в таблицу истинности. Напишите аналитическое выражение функции и начертите временную диаграмму для входных и выходной переменных.

Рис. 2

3. Реализация 3-х входовой схемы и

Используя в качестве базиса элемент 2И-НЕ синтезируйте и соберите на наборном поле схему, реализующую функцию 3И и исследуйте ее, как это описано в предыдущем пункте задания. Все значения входных и выходных сигналов занесите в таблицу истинности. Напишите аналитическое выражение и составьте временную диаграмму.

4. реализация функции или (дизъюнкции)

Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 3. Синтезируйте, используя правило Де-Моргана, элемент ИЛИ на базисе 2И-НЕ. Соберите синтезированную схему на наборном поле лабораторной установки и исследуйте ее, как это описано в предыдущем пункте задания. Все значения входных и выходных сигналов занесите в таблицу истинности. Напишите аналитическое выражение и составьте временную диаграмму.

Рис. 3

5. реализация функции или-не

Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 4. Для синтеза функции воспользуйтесь результатами предыдущих пунктов задания. Заполните таблицу истинности полученной комбинационной схемы. Запишите аналитическое выражение заданной функции и постройте временную диаграмму.

Рис. 4

6. реализация функции суммирование по модулю 2

Сумматор по модулю 2 - цифровой узел с m входами и одним выходом. В частном случае при числе входов, равном 2, сумматор по модулю 2 выполняет функцию логического элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».

Условное графическое обозначение элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» показано на рис. 5. На наборном поле собрать схему согласно рис. 6. Заполните таблицу истинности полученной комбинационной схемы и постройте временную диаграмму. Запишите аналитическое выражение для функции «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».

7. Реализация функции эквивалентности

Условное графическое обозначение элемента показано на рис. 7. На наборном поле соберите схему согласно рис. 8. Заполните таблицу истинности полученной комбинационной схемы и постройте временную диаграмму. Запишите аналитическое выражение для функции «ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ».

Лабораторная работа

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Цель: ознакомление студентов с принципами построения и функционирования комбинационных цифровых устройств.

Комбинационными называют функциональные узлы, собранные только на логических элементах и не содержащие элементов памяти (триггеров). Состояние логического функционального однозначно определяется комбинацией входных сигналов и не зависит от предыдущего состояния. К комбинационным относятся такие цифровые узлы, как шифраторы, дешифраторы, сумматоры, устройства сравнения, мультиплексоры, преобразователи кодов и др.