МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НВУКИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЦИКЛУ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

«ЕЛЕМЕНТИ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

ЕЛЕКТРОПРИВОДАМИ»

Київ 2012

МІНІСТЕРСТО ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ЦИКЛУ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

«ЕЛЕМЕНТИ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

ЕЛЕКТРОПРИВОДАМИ»

Для студентів спеціальності

«електропривод та автоматизація промислових установок

і технологічних комплексів»

Усіх форм навчання

Затверджено

На засіданні кафедри

Електропривода та автоматизації промислових

Установок

Протокол №…… від ……...2012

Київ КПІ 2012

Методичні вказівки до циклу лабораторних робіт «Елементи цифрових систем керування електроприводами» для студентів спеціальності «Електропривод та автоматизація промислових установок і технологічних комплексів» усіх форм навчання /Укл. М.Г.Попович,В.І., Теряєв. - К.: КПІ, 2012. – 44 с.

Укладачі: М.Г.Попович

В.І.Теряев

Відповідальний редактор О.В. Ковальчук

Рецензенти: Б.М. Мацко,

В.М.Пижов

Цикл лабораторних робіт "Елементи цифрових систем керування електроприводами", що входить до курсу "Елементи автоматизованого електропривода", може також виконуватись при вивченні інших дисциплін.

Лабораторні роботи провадяться на спеціальному стенді, опис яко­го наведено в додатку. Можливості стенда значно ширші від тих, що ви­користовуються в даному лабораторному циклі. Стенд також можна засто­совувати для моделювання різних схем цифрового керування, в тому чис­лі при проведенні індивідуальної та самостійної науково-дослідної ро­боти студентів.

Методичні вказівки містять короткі теоретичні відомості, програ­ми робіт, рекомендації щодо проведення досліджень, контрольні запитан­ня за матеріалом кожної лабораторної роботи, Необхідні вихідні дані для підготовки та виконання роботи. Наявні теоретичні відомості доз­воляють зменшити необхідність звертання до додаткової літератури, що полегшить підготовку до роботи студентів, особливо вечірньої форми навчання.

Програма кожної лабораторної роботи розрахована на дві академічні години занять.

Під час виконання робіт студенти отримують знання методів синте­зу схем, принципів дії, галузей застосування та особливостей викорис­тання різних елементів цифрових систем керування, вміння використовувати різні базиси логічних функцій для синтезу будь-яких логічних схем, набувають навичок складання, налагоджування та дослідження схем з логічними та цифровими елементами малого та середнього ступеня інтеграції.

З кожної лабораторної роботи студенти мають оформити звіт, до окладу якого входять: мета та програми досліджень, таблиці істинності, логічні вирази та схеми досліджень, експериментальні дані та виснов­ки за результатами роботи. Звіт слід оформляти відповідно до діючих стандартів. Студенти, що не підготували звіт з попередньої роботи, до наступної не допускаються. Перед початком лабораторної роботи викла­дач перевіряє підготовленість студентів до проведення досліджень. Непідготовлені студенти до роботи не допускаються.

Кожний студент, який працює на лабораторному стенді, повинен знати правила техніки безпеки для даної лабораторії та виконувати їх.

Керівник лабораторних занять може змінювати обсяг лабораторних досліджень, вводити елементи самостійно та науково-дослідної роботи.

Лабораторна робота № 1

Дослідження логічних елементів та простих однотактних схем

Мета роботи – ознайомитись з принципом дії та основними характеристиками логічних елементів, виконаних у вигляді мікросхем малого ступеня інтеграції, вивчити основи синтезу комбінаційних логічних схем, а також набути навичок дослідження та перевірки робото здатності логічних елементів та схем.

1.1. Короткі теоретичні відомості

Логічними елементами називаються безконтактні релейні пристрої, сигнали на вході та виході яких можуть мати лише одне з двох можливих значень – “0” або “1”. Цифри “0” та “1” не відображують кількісних співвідношень і є лише символами, які визначають певний стан, наприклад “0” – рівень потенціалу, що близький до нуля, “1” – високий рівень потенціалу та ін.

Залежність вихідного сигналу від сполучення вхідних визначає логічну функцію, яка виконується елементом.

Основними простими логічними функціями є: І – логічний добуток, АБО – логічна сума, НІ – логічне заперечення, інверсія. Функцією І називається логічна функція, яка дорівнює 1 лише в тому разі, якщо обидва її аргументи дорівнюють 1, і дорівнює 0, якщо хоча б один з аргументів дорівнює 0.

Функцією АБО називається логічна функція, яка дорівнює 0 лише в тому разі, якщо всі її аргументи дорівнюють 0, і дорівнює 1, якщо хоча б один з аргументів дорівнює 1.

Функцією НІ називається логічна функція, яка дорівнює 1, якщо її аргумент є 0, і дорівнює 0, якщо аргумент дорівнює 1.

Одним з найпоширеніших способів завдання логічних функцій є таблиці істинності (відповідності). Таблиці істинності вказаних логічних функцій мають такий вигляд:

І				АБО				НІ
a	b	f1		a	b	f2		a	f3
0	0	0		0	0	0		0	1
0	1	0		0	1	1		1	0
1	0	0		1	0	1
1	1	1		1	1	1

В аналітичному вигляді ці функції записуються відповідно:

f₁=a·b; f₂=a+b; ,

де f – функція; a, b – аргументи.

Існують також більш складні логічні функції двох аргументів та відповідні логічні елементи:

інверсія логічного добутку (І–НІ) – ;

інверсія логічної суми (АБО-НІ) – ;

заборона – ;

імплікація – ;

еквівалентність – ;

нееквівалентність –

З названих функцій особливий інтерес становлять функції І-НІ та АБО-НІ. Кожна з них є так званою повною системою логічних функцій, за допомогою яких можна визначити будь-яку функцію алгебри логіки. Елементи, що реалізують функцію І-НІ, є основними в серії цифрових інтегральних мікросхем ТТЛ - структури, які використані на лабораторному стенді. Тому при побудові логічних схем у цій та інших лабораторних роботах переважно використовують саме елементи І-НІ.

У цій лабораторній роботі розглядаються лише комбінаційні логічні функції, значення яких визначаються тільки сполученням вхідних змінних і не залежать від черговості їх надходження. Такі функції однозначно визначаються таблицями істинності і виконуються однотактними логічними схемами.

Будь-яку логічну функцію, що задана таблицею істинності, можна визначити аналітично за допомогою алгебраїчної формули. З цією метою її слід записати в одній з таких форм:у вигляді суми добутків наборів аргументів, для яких функція дорівнює 1; при цьому, якщо аргумент у даному наборі дорівнює 1, то він записується без знака інверсії, а якщо дорівнює 0, – зі знаком інверсії;у вигляді добутку сум наборів аргументів, для яких функція дорівнює 0; причому, якщо аргумент у даному наборі дорівнює 0, то він записується без знака інверсії, а якщо дорівнює 1, – зі знаком інверсії.

Розглянемо, наприклад, логічну функцію f(a, b, c), що задана таблицею.

a	b	c		f(a,b,c)
0	0	0		0
0	0	1		0
0	1	0		0
0	1	1		1
1	0	0		0
1	0	1		1
1	1	0		1
1	1	1		1

Згідно з наведеними правилами, вирази логічної функції можна записати без спрощення у такому вигляді: