Задания на выполнение лабораторной работы

Задание 1. Исследование шифратора

Собрать схему, показанную на рисунке 1. Входные сигналы задать в соответствии с рисунком 2. Исследования проводить в пошаговом режиме. Зарисовать временные диаграммы. Объяснить полученные результаты. По результатам исследования шифратора заполнить таблицу 1.

Табл. 1

Вход								Показания индикатора
7	6	5	4	3	2	1	0	1	2	4
1	1	1	1	1	1	1	0
1	1	1	1	1	1	0	1
1	1	1	1	1	0	1	1
1	1	1	1	0	1	1	1
1	1	1	0	1	1	1	1
1	1	0	1	1	1	1	1
1	0	1	1	1	1	1	1
0	1	1	1	1	1	1	1

Пояснение:

Задав последовательность сигналов в соответствии с рисунком 2, Вы получите следующее соответствие:

Шестнадцатеричное представление (колонка слов)	Двоичное представление (графа Binary)
00FE	11111110
00FD	11111101
00FB	11111011
00F7	11110111
00EF	11101111
00DF	11011111
00BF	10111111
007F	01111111

Получается, что если мы установим значение 00DF – оно же 11011111, то на выходе генератора младший (1-ый) разряд выдаст логическую единицу, 2-ой, 3-ий, 4-ый, 5-ый, 7-ой, 8-ой разряды также выдадут единицу, а 6-ой разряд выдаст логический ноль.

Следовательно, на входы «0», «1», «2», «3», «4», «6», «7» шифратора поступит логическая единица, а на вход «5» - логический ноль. При такой комбинации сигналов на выходе шифратора будет: на «А0» и «А2» - логический ноль, на «А1» - логическая единица. Проинвертировав сигналы, мы можем наблюдать, что светодиод 1 и светодиод 4 будут «светиться», а светодиод 2 будет «потухшим».

Таким образом, мы на вход «5» подали логический ноль (активный сигнал для шифратора), это соответствует числу 5 в десятичной системе счисления, а получили (проинвертировав, чтобы облегчить восприятие закодированной информации в двоичном коде) активными 1-ый («А0») и 3-ий («А2») разряды, т. е. 101 в двоичной системе счисления. В итоге 5 (десятичн.) равно 101 (двоичн.). Всё верно, шифратор нам преобразовал число 5(D) в 101(B).

Задание 2. Исследование дешифратора

Собрать схему, показанную на рисунке 3. Входные сигналы задать в соответствии с рисунком 4. Исследование целесообразно проводить в пошаговом режиме. Зарисовать временные диаграммы. Объяснить полученные результаты. По результатам исследования дешифратора заполнить таблицу 2.

Табл. 2

Вход			Выход
C	B	A	0	1	2	3	4	5	6	7
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

Пояснение:

Задав последовательность сигналов в соответствии с рисунком 4, Вы получите следующее соответствие:

Шестнадцатеричное представление (колонка слов)	Двоичное представление (графа Binary)
0000	000
0001	001
0002	010
0003	011
0004	100
0005	101
0006	110
0007	111

Получается, что если мы установим значение 0003 – оно же 011, то на выходе генератора младший (1-ый) разряд выдаст логическую единицу, 2-ой разряд также выдаст единицу, а 3-ий разряд выдаст логический ноль.

Следовательно, на входы «А» и «В» дешифратора поступит логическая единица, а на вход «С» - логический ноль. При такой комбинации сигналов на выходе дешифратора будет: на «0», «1», «2», «4», «5», «6», «7» - логический ноль, на «3» - логическая единица.

Таким образом, мы на входы «А» и «В» подали логическую единицу, а на вход «С» - логический ноль, это соответствует числу 011 в двоичной системе счисления, а получили активным выход «3», т. е. 3 в десятичной системе счисления. В итоге 011 (двоичн.) равно 3 (десятичн.). Всё верно, дешифратор нам преобразовал число 011(B) в 3(D).

Задание 3. Исследование дешифратора 74154

Собрать схему, показанную на рисунке 5. Входные сигналы (шины A, B, C, D) последовательно изменять от 0 до 15D, представив их в двоичной системе счисления. Исследование целесообразно проводить в пошаговом режиме. По результатам исследования дешифратора 74154 заполнить таблицу 3.

Табл. 3

Вход				Выход
D	C	B	A	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	0	1
1	0	1	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	0	1
1	1	1	0
1	1	1	1

Пояснение:

Задав последовательность сигналов от 0 до 15D, Вы получите следующее соответствие:

Шестнадцатеричное представление (колонка слов)	Двоичное представление (графа Binary)
0000	0000
0001	0001
0002	0010
0003	0011
0004	0100
0005	0101
0006	0110
0007	0111
0008	1000
0009	1001
000A	1010
000B	1011
000C	1100
000D	1101
000E	1110
000F	1111

Получается, что если мы установим значение 0007 – оно же 0111, то на выходе генератора младший (1-ый) разряд выдаст логическую единицу, 2-ой и 3-ий разряды также выдадут единицу, а 4-ый разряд выдаст логический ноль.

Следовательно, на входы «A», «B» и «C» дешифратора поступит логическая единица, а на вход «D» - логический ноль. При такой комбинации сигналов на выходе дешифратора будет: на «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «8», «9», «10», «11», «12», «13», «14», «15» - логическая единица, на «7» - логический ноль (активный выходной сигнал дешифратора 74154). Мы будем наблюдать, что светодиод, подключенный к выходу «7» будет «потухшим», в то время как остальные светодиоды будут «светиться».

Таким образом, мы на входы «A», «B» и «C» подали логическую единицу, а на вход «D» - логический ноль, это соответствует числу 0111 в двоичной системе счисления, а получили активным выход «7», т. е. 7 в десятичной системе счисления. В итоге 0111 (двоичн.) равно 7 (десятичн.). Всё верно, дешифратор нам преобразовал число 0111(B) в 7(D).

Задание 4. Исследование полусумматора

Собрать схему, показанную на рисунке 6. По результатам исследования полусумматора заполнить таблицу 4.

Табл. 4

A	B	Сумма ( )	Перенос ( )
0	0
0	1
1	0
1	1

Пояснение:

Принцип работы полусумматора предельно прост. Так, если на вход «A» подать логический ноль, а на вход «B» - логическую единицу (это соответствует 0(B) и 1(B)), то на выходе « » мы получим логическую единицу, а на выходе « » - логический ноль (т. е. мы получим число 01(B)). Таким образом, мы подали на вход два двоичных одноразрядных числа 0 и 1, а на выходе получили одно двухразрядное двоичное число 01. Проверим результат, выполнив сложение двух двоичных чисел «вручную»: 0 + 1 = 01. Всё верно.

Задание 5. Исследование полного сумматора

Собрать схему, показанную на рисунке 7. По результатам исследования сумматора заполнить таблицу 5.

Табл. 5

Вход			Выход
A	B	Перенос ( )	Сумма ( )	Перенос ( )
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

Пояснение:

Принцип работы полного сумматор схож с принципом работы полусумматора. Отличие лишь в том, что в полном сумматоре имеется дополнительный вход – вход переноса младшего разряда. Следовательно, полный сумматор суммирует не два, а три двоичных одноразрядных числа.

Так, если на вход «A» и на вход « » подать логическую единицу, а на вход «B» - логический ноль (это соответствует 1(B), 0(B) и 1(B)), то на выходе « » мы получим логический ноль, а на выходе « » - логическую единицу (т. е. мы получим число 10(B)). Таким образом, мы подали на вход три двоичных одноразрядных числа 1, 0 и 1, а на выходе получили одно двухразрядное двоичное число 10. Проверим результат, выполнив сложение трёх двоичных чисел «вручную»: 1 + 0 + 1 = 10. Всё верно.