Лабораторна робота №5 дослідження роботи мультиплексорів

Мета роботи - вивчити принцип дії, призначення та методи синтезу мультиплексорів з використанням мікросхем малого та середнього ступе­нів інтеграції.

5.1. Короткі теоретичні відомості

Мультиплексором називається логічний пристрій, який забезпечує підключення вихідного каналу до одного з незалежних вхідних інформа­ційних каналів за вказаною адресою. Якщо мультиплексор має 2ⁿ вхідних каналів, то кількість адресних входів дорівнюватиме n .

Мультиплексор є представником комутуючих пристроїв і використо­вується для передачі сигналів від різних джерел інформації за допомо­гою однієї і тієї самої шини в різні проміжки часу (так зване "мультиплексування"), в також для комутації між собою різних цифрових пристроїв, перетворення кодів чисел та ін.

Схема мультиплексора з чотирма інформаційними входами D0 — D3, двома адресними входами АО, Al, одним виходом Y та інверсним вхо­дом дозволу роботи E показана на рис.5.І. При сигналі 0 на вхо­ді E кожній з чотирьох можливих комбінацій на адресних входах АО, A1 відповідає сполучення трьох І на вході лише одного елемента І. Цим елементом і відбувається з"єднання відповідного інформаційного входу D_i з виходом мультиплексора, тобто будь-яка інформація, пода­на на вхід D_i , буде відтворюватись на виході Y. Умовне зображен­ня цього мультиплексора показано на рис.5,2.

Наявний на лабораторному стенді мультиплексор в інтегральному ви конанні КІ55КП7 (мікросхема DD4 див. рисунок додатка) мав вісім інформаційних входів D0 — D7, три адресних входи А0-А2, інверсний вхід дозволу роботи а також прямий та інверсний виходи. Для роботи мультиплексора необхідно подати на вхід E рівень логічного 0. При відсутності дозволу на роботу мультиплексора (E=1) на прямому виході буде рівень логічного 0 незалежно від стану адресних та інформаційних входів.

При використанні мультиплексора як перетворювача паралельного коду в послідовний на адресні входи мультиплексора А0 — А2 почер­гово подаються двійкові числа 000, 001, 010 і т.д., наприклад з виходу лічильника (рис.5.3). При цьому паралельний двійковий код, що подаєть­ся на інформаційні входи D0 - D7 мультиплексора, буде послідовно пе­редаватися на його вихід. Часові діаграми, які ілюструють роботу пере­творювача кодів для випадку подачі на інформаційні входи D0-D7 двійкового числа 01110110 в паралельному коді, показані на рис.5.4.

Рис. 5.1

Рис. 5.2

5.2. Програма досліджень

1. Вивчити призначення, принцип роботи та схемну побудову мультиплексорів.

2. Ознайомитися з обладнанням та правилами експлуатації лабо­раторного стенда.

3. Скласти схему мультиплексора з використанням простих ло­гічних елементів.

4. Дослідити роботу інтегрального мультиплексора.

5. Дослідити роботу перетворювача паралельного коду у послі­довний на основі мультиплексора.

6. Скласти звіт з лабораторної роботи.

5.3. Методичні вказівки до виконання роботи

При підготовці до виконання лабораторної роботи необхідно за цими методичними вказівками та рекомендованою літературою вивчити області застосування та принцип роботи мультиплексорів, розглянути ме­тоди синтезу їх схем на основі

1. логічних елементів, ознайомитись з особ­ливостями включення мультиплексора в інтегральному варіанті.

2. Ознайомитися з обладнанням та правилами експлуатації лабо­раторного стенда (див. додаток).

3. Скласти схему мультиплексора з дворозрядним кодом адреси, виходячи з номенклатури логічних елементів згідно з варіантами, вказа­ними в табл.5.1.

Таблиця 5.2

Номер варіанта	Логічні елементи	Номер варіанта	Логічні елементи
1	І, АБО-НІ	5	І, НІ
2	І-НІ	6	АБО, НІ
3	АБО-НІ	7	АБО-НІ, НІ
4	І-НІ, НІ

5.3.4. Дослідити роботу інтегрального мультиплексора КІ55КП7, для чого попередньо підключити інверсний вхід дозволу роботи мульти- плексора E до нульової шини стенда. Подаючи на адресні входи А0-А2 від зовнішнього пристрою (в даній роботі - двійкового лічильника, див. рис.5,3) різні комбінації двійкового коду., перевірити передачу на прямий вихід мультиплексора сигналів, які надходять на відповідні коду адреси інформаційні входи D0 - D7 та скласти таблицю інстин- ності. Так, якщо на входи А0 - A3 подана двійкова комбінація 011, то сигнал з третього інформаційного входу D3 має бути переда- ний на прямий вихід мультиплексора. При відсутності дозволу на роботу мультиплексора (E=1) на його прямому виході буде рівень логічного 0 незалежно від стану адресних та інформаційних входів.

Порядок включення двійкового лічильника на режим підсумовуван­ня іспульсів, що надходять від ГOI, описаний в лабораторній роботі №4 (п. 4.3.3).

5.3.5. Дослідити роботу перетворювача послідовного коду в пара- лельний з використанням мультиплексора КІ55КП7 (див. рис.5.З). Керую- чі сигнали на адресні входи A0 - A2 надходять з виходу лічильника. При цьому паралельний двійковий код, поданий на інформаційні входи D0 — D7 мультиплексора, послідовно передається на його прямий вихід та одночасно інвертується на його інверсному виході.

Часові діаграми роботи перетворювача кодів для випадку подачі на інформаційні входи D0-D7 двійкового числа 01110110 у паралельному коді показані на рис.5.4.

Зняти та побудувати часові діаграми роботи перетворювача кодів для двійкових чисел у паралельному коді, вказаних згідно з номером варіанта в табл.5.2.

Для зручності досліджень імпульси на підсумовуючий вхід лічиль­ника доцільно подавати від ГОІ.

Рис. 5.3

Рис. 5.4

Таблиця 5.2

Номер варіанта	Входи D0-D7	Номер варіанта	Входи D0-D7
1	00110111	5	01010010
2	01001011	6	01100111
3	01101001	7	10011100
4	10010110

5.3.6 Скласти звіт з лабораторної роботи, в якому навести схеми досліджень, таблиці істинності, часові діаграми, зробити висновки за набутими результатами.

Контрольні запитання

1. Поясніть роботу мультиплексорів на основі логічних елементів та в інтегральному виконанні.

2. В чому полягає відмінність паралельного та послідовного двій­кових кодів, які їх переваги та недоліки? Проілюструйте відповідь ча­совими діаграмами.

3. Запропонуйте схему використання мультиплексора як дільника частоти.