Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова»

Коротких В.М., Мещеряков Ю.Г., Халина Т.М.

Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике

(цифровая электроника – триггеры, счётчики, дешифраторы, микропроцессорные системы)

Барнаул - 2010

УДК 621.3

Коротких В.М., Мещеряков Ю.Г., Халина Т.М. Учебно-методические материалы к лабораторным работам по электротехнике и электронике (цифровая электроника – триггеры, счётчики, дешифраторы, микропроцессорные системы)./ Алт. гос. техн. ун-т им. И.И.Ползунова.-Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2010.- 35 с.

В работе представлены учебно-методические материалы для выполнения лабораторных работ связанных с изучением характеристик, принципов действия асинхронных и синхронных триггеров, в том числе на логических элементах, а также краткий справочный материал по цифровым и микропроцессорным системам и тестовые задания контроля знаний.

Методические указания предназначены для студентов неэлектротехнических специальностей.

Рассмотрены и одобрены на заседании

кафедры общей электротехники

Протокол № 5 от 29.01.2 010 г.

Рецензент: Заведующий кафедрой электрификации и автоматизации сельского хозяйства Алтайского государственного аграрного университета, доктор техн. наук, профессор А.А. Багаев

Теоретическая часть

Цифровая форма представления сигнала позволяет использовать для анализа цифровых устройств соответствующий математический аппарат - алгебру логики, которая изучает связь между переменными, принимающими только два значения - 0 или 1.

Основу функциональных узлов цифровых устройств составляют логические элементы. Они выполняют простейшие (элементарные) логические операции над цифровой информацией. Преобразование цифровой информации в двоичном коде включает в себя три элементарные операции:

1. логическое сложение (дизъюнкция, операция ИЛИ), обозначается знаком +:

y = x₁ + x₂ + x₃ +...+ x_n;

2. логическое умножение (конъюнкция, операция И) обозначается знаком  или написанием переменных рядом без знаков разделения:

y = x₁  x₂  x₃ ... x_n;

1. логическое отрицание (инверсия, операция НЕ), обозначается чертой над переменной:

y = .

Логика функциональной связи задается таблицей истинности (таблицы 1-3 для элементов ИЛИ, И, НЕ).

Рис.1. Логические элементы ИЛИ, И, НЕ

Элемент ИЛИ - НЕ реализует логическую операцию

Рис.2. Логический двухвходовый элемент ИЛИ-НЕ и таблица истинности

Элемент И - НЕ реализует логическую операцию .

Рис.3. Логический двухвходовый элемент И-НЕ и таблица истинности

Логические элементы в интегральном исполнении, представляющие комбинацию ранее рассмотренных элементов и позволяющие осуществлять более сложные логические операции.

Рис.4. Логический элемент 2И - ИЛИ - НЕ, реализующий функцию

Триггер

Триггером называют логическую схему с положительной обратной связью, имеющую два устойчивых состояния. Одно из этих состояний принимается за логическую единицу и называется единичным. Другое состояние принимается за логический нуль и называется нулевым.

Рис.5. Асинхронный RS – триггер, его структура на логических элементах ИЛИ-НЕ, условное обозначение и таблица истинности

Рис.6. Синхронный RS – триггер

Рис.7. Диаграмма состояний синхронного RS – триггера

Т - триггер применяется в счетчиках импульсов, поэтому его называют счетным триггером.

Характеристическое уравнение Т - триггера имеет вид: .

Каждый очередной входной сигнал (импульс) Т = 1 меняет состояние триггера на противоположное, а нулевой (Т = 0) оставляет его без изменения.

Рис.8. Счётный триггер и его таблица состояний

Рис.9. Временная диаграмма работы Т - триггера и его условное обозначение

D - триггер - это элемент памяти с одним информационным (управляющим) входом, предназначенный для запоминания логических сигналов.

Рис.10. Условное обозначение D- триггера и таблица состояний

Рис.11. Условное обозначение JK – триггера

На основе JK - триггера могут быть получены: RS - триггер, T - триггер, D - триггер, в связи с чем JK - триггер называют универсальным.