лаб.№9

Лабораторна робота №9

Тема роботи : Дослідження роботи мультиплексора

Мета роботи: дослідження принципів реалізації і застосування мультиплексорів.

Матеріалльно –технічне забезпечення

1.ПК

2.Програмне забезпечення

3.Інструкція з виконання лабораторної роботи

Короткі теоретичні відомості

1. Мультиплексори

Мультиплексор - комутатор цифрових сигналів. Мультиплексор являє собою комбінаційний пристрій з m інформаційними, nкеруючими входами й одним виходом.

         Керуючі входи розподіляються на адресні та дозволяючи. Якщо мультиплексом має kадресних входів, то кількість йогоінформаційних входів дорівнює m= 2^k. В залежності від того, які рівні сигналів встановлені на адресних входах (який код подається), інформація з одного інформаційного входу поступає на вихід.

         Розглянемо логічну структуру мультиплексора 4:1, який має чотири інформаційних входи, один вихід та два адресних входи.

         D₀…D₃– інформаційні входи;

Q– вихід;

A₀, A₁– адресні входи.

Таблица істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами, має наступний вигляд:

E	A1	A0	Q	Q’
1	Х	Х	0	1
0	0	0	D0	D0’
0	0	1	D1	D1’
0	1	0	D2	D2’
0	1	1	D3	D3’

В цій таблиці враховано, що мультиплексом зазвичай має додатковий

інверсний вихід Q’та вхід дозволу роботи Е. Якщо на вхід дозволу роботи подати активний логічний сигнал (Е=1), вихідний сигнал мультиплексора буде постійним і не залежить від його вхідних сигналів.

         Функція алгебри логіки, що описує роботу мультиплексора, має вигляд: Q= D₀A₁’A₀’E’ + D₁A₁’A₀E’ + D₂A₁A₀’E’ + D₃A₁A₀E’.

Логічна структура мультиплексора та УГП

      Умовне графічне позначення мультиплексора та логічна схема, що відповідає такій ФАЛ зображені на рисунках 1 та 2 відповідно.

 

 

Рисунок .1. – Умовне графічне позначення мультиплексора 4:1.

Функціонально  мультиплексор складається з m елементів кон’юнкції, виходи яких об'єднані диз’юнктивно за допомогою елемента АБО з m входами. На одні входи всіх елементів кон’юнкції подаються інформаційні сигнали, а інші входи цих елементів з'єднані з відповідними виходами дешифратора з n входами.

         Функціональна схема мультиплексора наведена на рис.2.

 

        

Рисунок 2. – Логічна структура мультиплексора 4:1.

З рис.2. видно, що мультиплексор містить дешифратор на відповідне число виходів (число виходів дешифратора визначається числом інформаційних входів мультиплексора), елементи кон’юнкції на два або на три входи кожний та елемент диз'юнкції із числом входів, рівним кількості інформаційних ліній D0 . . . Dm. Число входів елементів І може бути рівним тільки двом, однак, у багатьох випадках виникає необхідність стробувания вихідного сигналу мультиплексора імпульсами незалежного джерела. У таких випадках у структурі мультиплексора використовуються елементи І з трьома входами. Одні із входів всіх елементів кон’юнкції, в останньому випадку, поєднуються, і по цій лінії подається сигнал дозволу роботи мультиплексора (стробуючий сигнал). Наявність додаткового керуючого входу розширює функціональні можливості мультиплексора та дозволяє простіше реалізувати методи боротьби з перегонами.

З рівняння мультиплексора видно, що на його вихід буде передаватися сигнал тільки з одного входу, номер якого збігається із числом, що відповідає кодової комбінації Х1 і Х2. Якщо Х1=Х2=0, на вихід мультиплексора буде передаватися сигнал із входу D0. Коли на адресних (керуючих) входах Х1=1 і Х2=0, то на вихід буде передаватися сигнал із входу D1 і т.д.

2. Демультиплексори

2.1.Демультиплексори: призначення, принцип дії.

 Демультиплексором називається комбінаційний цифровий пристрій, призначений для керування передачею даних від одного джерела інформації до декількох вихідних каналів.

Згідно даного визначення, демультиплексор в загальному випадку має один інформаційний вхід, nадресних входи та 2ⁿвиходів. Таблиця істинності що описує роботу демультиплексора з двома адресними входами та входом дозволу роботи Е має вигляд:

 

E	A1	A0	Q0	Q1	Q2	Q3
1	X	X	0	0	0	0
0	0	0	D	0	0	0
0	0	1	0	D	0	0
0	1	0	0	0	D	0
0	1	1	0	0	0	D

 

 

Такій таблиці відповідає наступна система ФАЛ:

Q₀ = DA₁’A₀’E’

Q₁ = DA₁’A₀E’

Q₂ = DA₁A₀’E’

Q₄= DA₁A₀E’

  2.2Логічна структура демультиплексора та УГП.

  На рисунку 3 наведено логічну структуру демультиплексора, що задовольняє цій системі ФАЛ.

 

Рисунок 3. – Логічна схема демультиплексора. Умовне графічне зображення.

Порядок виконання роботи

1.Запустіть Electronics Workbench - Пуск; .

2. Підготуйте новий файл для роботи. Для цього необхідно виконати такі операції з меню:

File/New і File/Save as.

При виконанні операції Save as буде необхідно вказати ім'я файлу і каталог, у якому буде зберігатися схема. (Мої документи; Електроніка; гр. — .)

3. Розгляньте схему на рис. 4 і виконайте її моделювання.

4.Перенесіть необхідні елементи з заданої схеми на робочу область Electronics Workbench.

Для цього необхідно вибрати розділ на панелі інструментів у якому знаходиться потрібний вам елемент, потім перенести його на робочу область.

5. З'єднайте контакти елементів і розташуйте елементи в робочій області для одержання необхідної вам схеми.

Для з'єднання двох контактів необхідно клацнути на один з контактів лівою кнопкою миші і, невідпускаючи клавішу, довести курсор до другого контакту.

У разі потреби можна додати додаткові вузли (розгалуження).

Натисканням на елементі правою кнопкою миші можна одержати швидкий доступ до найпростіших операцій над положенням елементу, таким як обертання (rotate), розворот (flip), копіювання/вирізання (copy/cut), вставка (paste).

6.Проставте необхідні номінали і властивості кожному елементу. Для цього потрібно двічі виконати подвійне натискування лівою кнопкою миші на зображенні елементу

Рис.4. Схема дослідження мультиплексора

7. Дослідження роботи мультиплексора

Досліджувана схема мультиплексора зібрана на мікросхемі 74151. D0-D7 – інформаційні входи; A, B і C – адресні входи відповідно розрядам 2⁰, 2¹ і 2²; Y - прямий вихід мультиплексора, W – інверсний; G’ – вхід запису; Vcc – живлення 5В; GND - спільна точка.

Перемикачами 0 - 7 подайте сигнали на інформаційні входи згідно табл. 1 (бланка звіту). Переберіть всі можливі комбінації стану входів A-C. Комбінацію стану входів (коли лампа HL горить) занести в табл.1 (бланка звіту). Переведіть отримані числа в десяткові. Про що це свідчить?

Зміст звіту:

1. Тема і мета лабораторної роботи.

2. Зміст і послідовність виконаних завдань.

3. Лабораторні дані досліджуваної схеми.

- Накреслити схемудослідження;

- Таблиця1 результатів досліджень.

6. Відповіді на запитання

5. Висновки по роботі.

Після виконання роботи студент повинен:

Знати:

1. Визначення і призначення мультиплексорів, демультиплексорів;

2. Логічну структуру мультиплексора 4:1

3. Таблица істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами

4. Таблицю істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами

Вміти:

1. Збирати схему мультиплексора лля проведення досліджень

2. Досліджувати схему мультиплексора

Відповісти письмово на запитання:

1. Визначення і призначення мультиплексорів, демультиплексорів;

2. Логічну структуру мультиплексора 4:1

3. Таблица істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами

4. Таблицю істинності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами

Звіт

про лабораторну роботу № 8

Тема роботи: Дослідження мультиплексорів

Група	П.І.Б. струдента	Дата	Підпис викладача

Мета роботи: дослідження принципів реалізації і застосування мультиплексорів.

Схема досліджень мультиплексора

Таблиця1

D0	D1	D2	D3	D4	D5	D6	D7	A (20)	B (21)	C (22)	Десяткове число
0	0	0	0	0	1	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1
0	0	0	1	0	0	0	0

Відповіді на питання.