1.2. Програма досліджень

1.2.1. Вивчити логічні функції однієї та двох змінних, основні закони та співвідношення алгебри логіки, принцип дії та умовні зображення логічних елементів, правила побудови комбінаційних схем.

1.2.2. Ознайомитися з обладнанням лабораторного стенда та правилами його експлуатації.

1.2.3. Перевірити роботу всіх наявних на стенді логічних елементів.

1.2.4. На основі базових логічних елементів І-НІ скласти відповідно до заданого номера варіанта схеми, які реалізували б логічні функції двох змінних. Дослідити роботу цих схем.

1.2.5. Відповідно до завдання синтезувати комбінаційну логічну функцію, скласти з використанням базових елементів І-НІ та НІ однотактну схему і перевірити її роботу.

1.2.6. Скласти звіт з лабораторної роботи.

1.3. Методичні вказівки до виконання роботи

1.3.1. При підготовці до виконання лабораторної роботи необхідно вивчити: основні логічні функції, закони та співвідношення алгебри логіки, способи запису комбінаційних логічних функцій виходячи з таблиць істинності, найпростіші методи перетворення та спрощення логічних виразів, принцип дії, склад та умовні зображення логічних елементів.

1.3.2. Уважно ознайомитися з правилами експлуатації та конструкцією лабораторного стенда, особливостями включення логічних елементів (див. додаток).

1.3.3. З метою перевірки робото здатності джерел живлення, контактних з’єднань, а також логічних елементів зняти таблиці істинності елементів DD10, DD11, DD12, DD15, DD16, DD17 – DD20 подачею можливих комбінацій сигналів, з'єднуючи входи логічних елементів з нульовою або одиничною шинами стенда в певній послідовності.

Для індикації спрацьовування логічних елементів можна використовувати зовнішній вимірювальний прилад або схему з двох послідовно з'єднаних інверторів, що складається на мікросхемах DD11 та DD12 (рис. 1.1 та рисунок додатка).

Рис.1.1

При використанні схеми рис. 1.1 одиничному сигналу на виходах перевіряємих логічних елементів буде відповідати засвічування світлодіода VD2, нульовому – світлодіода VD1.

1.3.4. Відповідно до номера варіанта, вказаного у табл. 1.1, скласти таблиці істинності та логічні вирази функцій двох змінних.

Таблиця 1.1

Номер варіанта	Логічні функції	Номер завдання
1	І, еквівалентність	1
2	АБО, нееквівалентність	2
3	АБО-НІ, еквівалентність	3
4	Заборона, імплікація	4
5	Імплікація, еквівалентність	5
6	Заборона, нееквівалентність	6
7	Еквівалентність, нееквівалентність	7

Мінімізувати отримані логічні вирази стосовно базису І-НІ та НІ. Використовуючи наявні на стенді елементи І-НІ та НІ, скласти схеми, які реалізували б відповідні логічні функції двох змінних, та дослідити їх роботу зняттям таблиць істинності. Приклади реалізації деяких логічних функцій на основі елемента І-НІ наведені у табл.1.2.

1.3.5. Відповідно до заданого номера варіанта (табл. 1.1) вибрати номер завдання і за вказаними умовами роботи схеми скласти таблицю істинності та логічний вираз відповідної комбінаційної функції. Мінімізувати отриманий логічний вираз стосовно базису І-НІ та НІ. Скласти схему, виходячи із наявних логічних елементів (див. рис. додатка), та перевірити її роботу, порівнюючи здобуті результати із складеною раніше таблицею істинності. Продемонструвати роботу схеми викладачеві.

Завдання № 1. Схема керується трьома вхідними сигналами: a, b і c. Вихідний сигнал з'являється, якщо на вході присутня парна кількість сигналів (два будь-яких сигнали) або всі три.

Завдання № 2. Схема здійснює вибір “по меншості” з трьох вхідних сигналів a, b і c. Сигнал на виході не збігається зі значеннями більшості вхідних сигналів.

Завдання № 3. Схема здійснює вибір “по більшості” з трьох вхідних сигналів a, b і c. Сигнал на виході збігається зі значеннями більшості вхідних сигналів.

Таблиця 1.2

Логічна функція	Умовне графічне зображення елемента	Реалізація на основі елементів І-НІ
НІ
І
АБО
АБО-НІ

Примітка. Як вихідний елемент доцільно використовувати мікросхеми DD11 або DD12 з світлодіодною індикацією виходу.

Завдання № 4. Схема керується трьома вхідними сигналами a, b і c. Вихідний сигнал з'являється лише при таких комбінаціях вхідних сигналів:

1) a=1, b=1, c=0; 2) a=1, b=1, c=1; 3) a=0, b=1, c=0; 4) a=0, b=0, c=0.

Завдання № 5. Схема керується трьома вхідними сигналами a, b і c. Вихідний сигнал з'являється лише при таких комбінаціях вхідних сигналів:

1) a=1, b=1, c=0; 2) a=1, b=1, c=1; 3) a=0, b=0, c=1; 4) a=0, b=1, c=1.

Завдання № 6. Схема керується трьома вхідними сигналами a, b і c. Вихідний сигнал з'являється лише при таких комбінаціях вхідних сигналів:

1) a=1, b=1, c=0; 2) a=1, b=1, c=1; 3) a=0, b=0, c=1; 4) a=1, b=0, c=1.

Завдання № 7. Схема керується трьома вхідними сигналами a, b і c. Вихідний сигнал не з'являється при таких комбінаціях вхідних сигналів:

1) a=0, b=0, c=1; 2) a=0, b=1, c=1; 3) a=1, b=1, c=0; 4) a=1, b=1, c=1.

1.3.6. Скласти звіт з лабораторної роботи, в якому навести схеми досліджень, таблиці істинності, відповідні логічні вирази, зробити висновки за набутими результатами.

Контрольні запитання

1. Перелічіть логічні функції двох змінних. Складіть відповідні таблиці істинності.

2. Чому дорівнює кількість логічних функцій однієї, двох. трьох, чотирьох змінних?

3. У чому полягає відмінність комбінаційних та послідовнісних логічних функцій?

4. Назвіть мінімальні функційно повні набори логічних функцій.

5. Виведіть основні закони і співвідношення алгебри логіки.

6. Надайте релейно-контактну інтерпретацію логічних функцій двох змінних.

7. За якими правилами складають логічні вирази комбінаційних функцій, заданих за допомогою таблиць істинності? Розгляньте приклади.

8. Реалізуйте логічні функції двох змінних за допомогою різних функційно повних наборів.

Лабораторна робота №2

Дослідження роботи тригерів

Мета роботи – вивчити схемні рішення та принцип дії тригерів різних типів, виконаних на основі інтегральних мікросхем малого та середнього ступенів інтеграції, засвоїти навички налагодження та дослідження роботи схем, що мають тригери.