999

11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 3

Исследование регистров

Цель работы - исследование режимов работы регистров, составленных из триггеров или выполненных на ИМС. В работе используются сменные платы П2 и ПЗ.

Описание сменной платы П3

Плата используется при исследовании регистров и сумматоров. Принципиальная схема платы приведена на рис.4. Цифры по пунктирному контуру означают номера контактов на разъеме X1 (рис.1). Блоки индикации и управления относятся к блоку ввода-вывода информации.

Порядок выполнения работы

1.Параллельный регистр на триггерах.

Исследования выполняются на плате П2. Регистр составляется из двух триггеров (D3.1 – младший разряд, D3.2 – старший). На младший разряд информация подается от тумблера SA1, а на старший - от SА3. При этом тумблер SA5 должен находиться в нижнем положении, а перемычки Х1Х2 – замкнуты. Запись информации производится кнопкой SB1, а индикации результатов – светодиодами HL9, HL7. На входах установки триггеров R и S должны быть логические единицы.

1.1.Изобразить рабочую схему двухразрядного параллельного регистра с органами управления и индикации.

1.2.Осуществить запись двухразрядных кодов. Составить таблицу истинности с учетом тактовых сигналов.

1.3.Изобразить временную диаграмму записи какого-либо кода.

2.Последовательный регистр на триггерах.

Исследования выполняются на плате П2. По-прежнему младший разряд регистра выполняется на D3.1, а старший – на D3.2. Источником информации является ключ SA1.

2.1.Изобразить рабочую схему последовательного регистра и собрать

его.

2.2.Задаваясь различной входной информацией, наблюдать продвижение информации по регистру и хранение этой информации.

2.3.Изобразить временные диаграммы прохождения кода 101 через предварительно очищенный регистр.

3.Четырехразрядные регистры на ИМС.

Исследования выполняются на плате ПЗ. В качестве регистра используется ИМС К155ИР1. Тактовый сигнал подается от кнопки SB1. Управляющий вход V. При V=0 регистр в последовательном режиме, сдвиг ведется в направлении от D1 к D4, входом является D и информация на него

13

3.1. Параллельный регистр.

3.1.1.Осуществить запись в регистр шестнадцатеричных цифр 0, 5, 9, С, Е. F. Контроль входной и выходной информации выполнять индикаторам.

3.1.2.Записать в регистр цифру А. Изобразить временную диаграмму записи цифры Е и осуществить ее запись.

3.2. Последовательный регистр.

3.2.1.Используя анод D, записать в регистр цифры 1, 4, В. D.

3.2.2.Изобразить временную диаграмму процедуры записи цифры 5 в последовательный регистр.

3.2.3.Завести в регистр цифру 1 и, соединив перемычкой выход со входом, наблюдать процесс перемещения 1 в закольцованном регистре.

3.2.4.Записать в регистр цифру А и, соединив выход со входом, превратить регистр в генератор прямоугольных импульсов. Нарисовать временные диаграммы.

3.3. Универсальный регистр.

3.3.1.Через параллельный вход занести цифру 8 и разделить ее на 4.

3.3.2.Аналогично цифру А разделить на 2.

3.3.3.Через параллельный вход занести цифру В и с помощью последовательного входа преобразовать ее в D и в 6.

Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1.Рабочую схему, таблицу истинности и временную диаграмму записи кода для двухразрядного параллельного регистра.

2.Рабочую схему и временные диаграммы продвижения кода 101 в двухразрядном последовательном регистре.

3.Рабочую схему четырехразрядного регистра с органами управления

ииндикации.

4.Временные диаграммы записи цифры Е в четырехразрядный параллельный регистр.

5.Временные диаграммы записи цифры 5 в четырехразрядный послетельный регистр.

6.Временные диаграммы генератора прямоугольных импульсов на закольцованном регистре.

7.Объяснение процедуры и результата деления цифры А на 2.

Вопросы для самоконтроля

1.Возможность и целесообразность построения регистров на триггерах различных типов.

2.Принцип построения регистров, сдвигающих информацию вправо и

влево.

3.Деление и, умножение целых чисел с помощью сдвигающих регистров.

14

4. Описать процедуры записи, хранения, сдвига и стирания информации в универсальном регистре.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4

Исследование комбинационных устройств

Цель работы – исследование дешифратора, мультиплексора, демультиплексора, преобразователя двоично-десятичного кода в семисегментный. Исследования выполняются на сменной плате П4.

Описание сменной платы П4

Принципиальная схема платы изображена на рис. 5. Дешифратор-де- мультиплексор выполнен на ИМС D1 типа К155ИД4. В качестве мультиплексора используется К155КП5 (ИМС D2). ИМС D3 типа K155ТМ5 используется как регистр для хранения информации, записываемая по тактовому сигналу от кнопки SВ3.

Порядок выполнения работы

1. Исследование дешифратора.

Дешифратор на ИМС D1 при V=1 не работает, и на всех его выходах устанавливаются логические единицы (светодиоды HL2…HL5 светятся). Набирая разные коды тумблерами SА1...SA3 и включая да дешифратор кнопкой SB2, наблюдать его выходные сигналы на индикаторах. Результаты оформить в виде отдельной схемы дешифратора и таблицы результатов

2 Исследование мультиплексора.

В мультиплексоре на D2 адрес коммутируемого канала устанавливается регистром D3. Код адреса набирается тумблерами SA1...SA3 и "защелкивается" кнопкой SB3. Сигнал на вход мультиплексор подается с выхода дешифратора D1 при V=0. Поэтому тумблеры SA1...SA3 совместно с SВ2 задают также входной код мультиплексора. Установив с помощью D3 какой-либо адрес, при SB2=1 записать выходной код дешифратора и сигнал на выходе мультиплексора. Такую же информацию записать при SB2=0 (не изменяя адреса). В экспериментах перебрать все возможные адреса. Результаты оформить в виде таблицы.

16

передачи информации, использующую мультиплексор и демультиплексор. Объяснить работу линии.

4.Исследование преобразователя информации.

Преобразователь выполнен на ИМС K155PE3 (D5 на рис. 1), являющейся программируемым ПЗУ. С его помощью осуществляется преобразование двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора HG1 типа АЛС321Б. Схема преобразователя изображена на рис.1, а на рис.5 от этого преобразователя изображен лишь символ индикатора HG1 и входы 11...15, причем вход 11 соответствует младшему разряду кода. Емкость ПЗУ 32 и 8 бит. Входной код можно записать в виде x4x3x2xlx0. При х4=0 в семисегментный код преобразуется двоичнодесятичный код хЗх2ч1х0, а при х4=11 на НG1 высвечивается шестнадцатеричный код. На индикаторе HG1 смонтировано 7 сегментов и точка. Обозначения сегментов приведены на рис. 6. При наборе определенного кода х4...х0 высвечивается определенный символ на индикаторе. Например, при наборе на ключах SA5.. .SAl кода 00010 индикатор покажет 2, а при 11111 – F. Манипулируя SA1...SA5, наблюдать информацию на HG1, записать ее. По результатам эксперимента составить таблицу кодов преобразователя, связывающую входы 1...5 (рис.1), выходы а...H и показания индикатора.

a

f b

g

e c

d

Рис. 6 Обозначения сегментов индикатора

Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1.Схему дешифратора и таблицу его кодов.

2.Схему мультиплексора к таблицу результатов эксперимента.

3.Структуру линии передачи информации, использующую мультиплексор и демультиплексор.

4.Таблицу работы преобразователя десятичных и шестнадцатеричных

чисел.

5.Таблицу кодов преобразователя.

17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5

Исследование универсального счетчика

Цель работы исследование работа счетчика в режимах прямого и обратного счета. Исследования выполняются с помощью сменной платы П5.

Описание сменной платы П5

Схема платы представлена на рис.7.

Рис. 7 Схема платы П5 и ее подключения к основному блоку

В качестве универсального счетчика выбрана ИМС типа К155ИЕ7 (D1). Микросхема К155ЛА4 (D2) выполняет вспомогательную роль. Сброс счетчика производится подачей логической единицы на вход R. При этом на выходах 1, 2, 4, 8 устанавливаются нули. Если переключатель SA5 установлен в верхнем положении, то каждое нажатие кнопки SB1 увеличивает содержимое счетчика на единицу, а если в нижнем, то

18

содержимое уменьшается на единицу. Набрав с помощью SA1...SA4 определенный код и нажав кнопку SB2, можно осуществить начальную загрузку счетчика. В процессе счета на выходах ≥16 и <0 устанавливаются логические нули. Если же при прямом счете произойдет переполнение, то на выходе ≥16 вырабатывается положительный перепад и счетчик сбрасывается. Аналогично при обратном счете после обнуления формируется отрицательный перепад на выходе <0, а затем счетчик устанавливается. Сигнал сброса от кнопки SB3 подается через секцию микросхемы 2.3. Чтобы эта секция была работоспособна, ко входу xl D2.2 подведен логический нуль через резистор R1. Емкость счетчика равна 16. Любое промежуточное состояние отображается на светодиодах HL2.....HL5 и в виде шестнадцатеричной цифры на индикаторе HG1. После заполнения счетчика следующим импульсом он автоматически сбрасывается в нуль. Емкость счетчика можно уменьшить, устанавливая перемычки между гнездами Y1 и Xl. Таким образом, счетчик может использоваться в качестве одного разряда многоразрядного счетного устройства с основанием системы счисления k, причем можно выбрать 2≤k≤16.

Порядок выполнения работы

1. Исследование процесса прямого счета.

Осуществить сброс счетчика в нулевое состояние. Проконтролировать его по индикаторам. Изобразить временную диаграмму 20 входных (подсчитываемых) импульсов. Нажимая кнопку SB1, наблюдать изменение состояния выходов счетчика (включая ≥16) и изображать эти состояния на диаграммах под диаграммой входных импульсов. Не диаграмме соблюдать точное соответствие моментов нажатия и отжима SВl и моментов изменения состояния выходов.

2. Исследование обратного счета.

Выполняется аналогично п.1, но перед экспериментом в счетчик надо загрузить цифру F и наблюдать за всеми выходами, включая < 0.

3. Исследование счетчика с заданным основанием системы счисления. Установить основание, системы счисления k, заданное преподавателем. Выполнить исследования, аналогичные п.1, 2.

Отчет о работе

Отчет должен содержать:

1.Схему счетчика прямого счета и временные диаграммы его работы.

2.Схему счетчика обратного счета и временные диаграммы его работы.

3.Схему одного разряда счетчика с заданным основанием системы счисления и диаграммы его работы в режима прямого и обратного счета.

4.Схемы трехразрядного счетчика прямого и обратного счета с заданным основанием системы счисления.

19

Вопросы для самоконтроля

1.Принципы построения счетчиков прямого и обратного счета.

2.Принцип построения одного разряда счетчика с заданным основанием системы счисления.

3.Принцип построения многоразрядных счетчиков с основанием системы счисления более двух.

Библиографический список

Основная литература Микроэлектронные схемы цифровых устройств [Текст] / И. Н. Бухреев

[и др.]. – М. : Сов. радио, 1973. – 264 с.

Лебедев, В. И. Логические микроэлектронные схемы [Текст] : учеб. пособие / В. И. Лебедев. – М., 1968. – 79 с.

Полупроводниковые приборы: диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы [Текст]: справ. / А. В. Банков [и др.], под общ. ред. Н. Н. Горюнова.

– М. : Энергоиздат, 1982. – 744с.

Дополнительная литература Интегральные микросхемы [Текст] : справ. / под ред. В. В. Тарабрина. –

М. : Радио и связь, 1984. – 528 с.

Компьютеры: справ. руководство [Текст]. В 3 т. Т. 1 / под ред. Г. Хелмса: пер. с англ. под ред. И. О.Атовмяна. – М. : Мир, 1988. – 113с.

Лабораторный практикум по курсу "Основы автоматики и электронновычислительной техники" [Текст] – М. : MО РСФСР, 1988. – 40 с.

Стенд универсальный по основам автоматики и электронновычислительной техники [Текст]. – Омск : ОГПИ, 1990. – 53 с.

20

Данилов Александр Дмитриевич Кочетов Владимир Иванович Кривотулова Марина Александровна

Микропроцессорная техника

Методические указания к лабораторным работам для студентов специальностей

210200 (220301) – Автоматизация технологических процессов и производств (лесной комплекс),

240400 (190702) – Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт)

ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА» 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8