Логические функции одной переменной
Инженерно-производственный центр «Учебная техника»
ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Руководство по выполнению базовых экспериментов
ОЦТ.002 РБЭ (920.3)
2010
Основы цифровой техники: Руководство по выполнению базовых экспериментов - ОЦТ.002 РБЭ (920.3) / И.Л. Красногорцев; под ред. П.Н. Сенигова. - Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2010. - 62 с.
Представлены перечни используемой при выполнении базовых экспериментов аппаратуры, схемы электрические соединений, а также указания по проведению базовых экспериментов.
Руководство предназначено для использования при подготовке к проведению лабораторных работ в учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования.
ã ООО «Учебная техника», 2010
Содержание
Содержание.. 3
Введение.. 4
Перечень аппаратуры, используемой в экспериментах.. 5
1. Описание цифровой части комплекта типового лабораторного оборудования «Физические основы электроники». 6
1.1. Набор миниблоков.. 7
1.2. Схема электропитания лабораторного оборудования.. 9
2. Тестирование базовых логических элементов.. 11
3. Сборка и тестирование простейших комбинационных узлов цифровых
устройств.. 19
3.1. Комбинационный узел на основе базовых логических элементов для
реализации произвольной логической функции.. 20
3.2. Комбинационные узлы на основе базовых логических элементов для
экспериментального подтверждения законов алгебры логики.. 26
|
|
|
4. Сборка и тестирование последовательностных узлов цифровых устройств.. 37
4.1. Триггеры... 38
4.2. Счетчики.. 51
Введение
В настоящем руководстве описаны базовые эксперименты по цифровой технике, выполняемые с использованием комплекта типового лабораторного оборудования «Физические основы электроники».
Комплект предназначен для проведения лабораторных работ в учреждениях начального, среднего и высшего профессионального образования
Комплект может быть также использован на семинарах и курсах повышения квалификации электротехнического персонала предприятий и организаций.
Аппаратная часть комплекта выполнена по блочному (модульному) принципу и содержит блоки, необходимые для испытания цифровых устройств:
- спроектированные с учебными целями блок генераторов напряжения с наборным полем (213.3);
- набор миниблоков с логическими элементами (600.11.4);
- однофазный источник питания;
- настольную раму для установки необходимых в экспериментах функциональных блоков.
Питание комплекта осуществляется от однофазной электрической сети напряжением 220 В с нейтральным и защитным проводниками.
Потребляемая мощность В×А, не более…………………………... 30
|
|
|
Габариты (длина/ ширина / высота), мм………………………..800´300´500
Масса, кг, не более……………………………………………….. 10
Методическая часть комплекта включает настоящее руководство как материалы для подготовки к проведению лабораторных работ по цифровой технике.
Комплекту типового лабораторного оборудования «Физические основы электроники» присущи следующие качества.
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ, которая выражается в возможности воспроизведения не только базовых экспериментов, но и исследования произвольных логических схем.
ГИБКОСТЬ, которая обеспечивается возможностью компоновки требуемой конфигурации комплекта сообразно с задачами каждого конкретного эксперимента.
НАГЛЯДНОСТЬ результатов моделирования, обеспечиваемая подключением индикаторов логических сигналов к любой точке цепи.
НАДЁЖНОСТЬ, достигаемая за счет малой мощности силовых элементов, защитой электрических цепей от эксплуатационных коротких замыканий и неумелого обращения.
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ, которая обеспечена выполнением элементов классом защиты от поражения электрическим током I и III, а также применением устройства защитного отключения.
КОМПАКТНОСТЬ, которая обеспечена малой установленной мощностью элементов и использованием только требуемых для данного эксперимента блоков и приборов.
|
|
|
РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, которая обеспечена установкой исследуемых логических микросхем в панели, позволяющие легко заменить микросхему, в случае выхода ее из строя.
СОВРЕМЕННЫЙ ДИЗАЙН комплекта с учетом требований эргономики, инженерной психологии и эстетики.
Перечень аппаратуры, используемой в экспериментах
Количество аппаратуры определённого типа, используемой в конкретных экспериментах, приведено в таблице.
| Тип аппаратуры | Номер эксперимента | ||||
| 2 | 3.1 | 3.2 | 4.1 | 4.2 | |
| 218.1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 213.3 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 509.2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 600.11.4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
1. Описание цифровой части комплекта типового лабораторного оборудования «Физические основы электроники»
Цифровая часть комплекта типового лабораторного оборудования «Физические основы электроники» предназначен для приобретения навыков сборки и тестирования комбинационных и последовательностных логических цепей, собранных из стандартных элементов ТТЛШ (серий КР1533 или 74ALS).
1.1. Набор миниблоков
Общий вид набора миниблоков приведен на рис. 1.1.
|
|
|
Рис. 1.1. Общий вид набора миниблоков.
1 – Миниблок, содержащий два логических элемента И-НЕ. Микросхема КР1533ЛА3 (74ALS00).
2 – Миниблок, содержащий два логических элемента ИЛИ. Микросхема КР1533ЛЛ1 (74ALS32).
3 – Миниблок, содержащий четыре логических элемента НЕ. Микросхема КР1533ЛН1 (74ALS04).
4 – Миниблок, содержащий двоичный реверсивный счетчик. Микросхема КР1533ИЕ7 (74ALS193).
5 – Миниблок, содержащий JK триггер. Микросхема КР1533ТВ9 (74ALS112).
6 – Миниблок, содержащий индикатор логических уровней со светодиодами (КР1533ЛА9, 74ALS03). Свечение индикатора соответствует логической 1 на соответствующем входе миниблока.
7 – Миниблок, содержащий цепи подключения входов микросхем к шинам питания.
8 – Миниблок источника логических сигналов. Логические сигналы на двух выходах миниблока изменяются в противофазе и определяются положением тумблера. Для исключения дребезга контактов при переключении тумблера в миниблоке использован RS триггер (выполнен на микросхеме КР1533ЛА3 или 74ALS00).
1.2. Схема электропитания лабораторного оборудования
При выполнении всех экспериментов блок генераторов напряжения с наборным полем А1 (213.3) для повышения электробезопасности подключается к сети через однофазный источник питания G1 (218.1), включающий устройство защитного отключения, в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1.2
Рис. 1.2. Схема электропитания блока генераторов 213.3
при испытании цифровых устройств.
При выполнении экспериментов по испытанию цифровых устройств необходимо соблюдать следующий порядок подачи питания на исследуемую цепь:
- Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
- Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электропитания (рис. 1.2).
- Подключите один из мультиметров блока 509.2 для измерения напряжения между гнездами блока генераторов 213.3 (рис. 1.3):
- гнездо блока генераторов «0 В/N» соединить с гнездом «COM» мультиметра;
- гнездо «-13…0…+13 В» соединить с гнездом «V» мультиметра.
- Включите питание блока мультиметров 509.2, самого мультиметра и блока генераторов 213.3. Ручкой регулировки выходного напряжения «-13…0…+13 В» блока генераторов 213.3 установите (по показаниям мультиметра) напряжение на выходе источника равным +5±0,25 В. ВНИМАНИЕ! Даже кратковременная подача на цифровые микросхемы напряжения питания выходящего за пределы указанного диапазона ведет к выходу микросхем из строя.
- Отключите сетевое питание блока генераторов 213.3.
- Установите на наборное поле блока генераторов 213.3 цифровые миниблоки из набора 600.11.4, необходимые для выполнения эксперимента. Рекомендуемые места установки цифровых миниблоков показаны на рис. 1.3 пунктиром.
- Соберите цепь питания миниблоков: напряжение +5±0,25 В от гнезда блока генераторов «-13…0…+13 В» подается на верхний штырь каждого миниблока. Минус источника питания (гнездо «0 В/N» - расположено внизу лицевой панели блока генераторов 213.3) подключается к любому из 2 нижних штырей каждого миниблока. Рекомендуемая схема питания цифровых миниблоков показана
на рис. 1.3. - Соберите испытываемую логическую цепь, соединив гнезда входов и выходов на лицевой панели миниблоков, в соответствии с указаниями руководства по проведению эксперимента.
- После проверки цепей преподавателем включите устройство защитного отключения и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1 (блок 218.1).
- Включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов с наборным полем А1 (213.3).
- Протестируйте работу логической схемы. При необходимости изменения исследуемой схемы отключите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов с наборным полем А1, измените схему, включите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов А1. При выполнении работ следите за напряжением питания по показаниям мультиметра: оно не должно выходить за пределы диапазона
+5±0,25 В. - По завершении работы отключите выключатель «СЕТЬ» блока генераторов А1 (213.3) и автоматический выключатель в однофазном источнике питания G1.
Рис. 1.3. Рекомендуемые места установки цифровых миниблоков на наборном
поле блока 213.3 (пунктир) и схема подачи напряжения питания миниблоков +5,00 В.
2. Тестирование базовых логических элементов
- Логические схемы
- Схемы электрические соединений
- Перечень аппаратуры
- Указания по проведению эксперимента
Логические схемы
Целью эксперимента является тестирование стандартных ТТЛ элементов, реализующих логические функции.
Логические функции одной переменной
Возможны 4 варианта логических функций одной переменной 
(приведены в таблице).
| Значения аргумента x | Значения функции | |||
Константа 0
| Повторение x
| Отрицание x
| Константа 1
| |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
Из приведенных в таблице функций практический интерес представляет функция 
- отрицание x (инверсия x, «не x»). Данную функцию реализует миниблок 3 (рис. 1.1), содержащий четыре логических элемента. Обозначение элемента НЕ приведено на рисунке.
Инверсию выходного сигнала обозначает окружность около выхода логического элемента.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!