Лабораторная работа № 1

Тема: «Дешифраторы. Микросхема КР1533ИД14».

Учебная цель: изучение работы дешифратора.

Образовательные результаты, заявленные во ФГОС третьего поколения:

Студент должен

уметь:

- использовать типовые средства вычислительной техники и программного обеспечения;

знать:

- виды информации и способы ее представления в электронно-вычислительной машине.

Задачи лабораторной работы:

1 Изучить работу дешифратора на 2 адресных входа.

2 Научиться составлять таблицы истинности работы дешифраторов на несколько адресных входов и временные диаграммы.

3 Научиться строить принципиальные и монтажные схемы в EWB.

4 Научиться составлять схемы дешифраторов на беспаячной макетной плате.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1 Рабочая тетрадь (обычная).

2 Ручка и карандаш простой.

3 ПО Еlectronic workbench.

4 Беспаечная макетная плата.

5 Микросхема дешифратора КР1533ИД14.

6 Комплект перемычек.

7 Резисторы.

8 Кнопки.

9 Светодиоды.

10 Блок питания.

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы:

Для сокращения объема памяти или сокращения каналов связи информации в ЦВМ часто кодируется и преобразуется в более удобную форму. В необходимый момент времени эта закодированная информация дешифрируется, а преобразованная информация передается или используется с большей эффективностью в других блоках ЭВМ.

Дешифратором называется комбинационная схема с несколькими входами и выходами, преобразующая код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из выходов. Полным дешифратором на n входов называется схема, имеющая n входов и 2ⁿ выходов.

При подаче на входы дешифратора любого набора из двоичных переменных только на одном из соответствующих выходов его вырабатывается сигналов “1”, а на всех остальных выходах сохраняются сигналы “0”.

Часто в целях экономии оборудования код слова передается в дешифратор не только своими прямыми, но и инверсными значениями, т.е. парафазно, и число входов таких дешифраторов равно 2n (рис.1 для четырехвходового дешифратора). Система логических функций полного дешифратора в базисе «И/НЕ» на n входов имеет следующий вид:

Здесь индекс i функции fi вычисляется по формуле

Каждое уравнение дешифратора представляет одну из конъюнкций совершенной дизъюнктивной нормальной формы соответствующего набора таблицы истинности.

Рис. 1

Рис. 2

По способам построения дешифраторы классифицируются на линейные, прямоугольные и пирамидальные.

Для линейного дешифратора число каскадов k равно единице, число клапанов (схем И, ИЛИ-НЕ) М=2ⁿ и общее число входов в клапаны М= n 2ⁿ

Если разрядность дешифрируемого слова n больше максимально возможного числа входов клапана в используемой базе элементов, то для реализации функций необходимо объединить схемы в каскад из нескольких клапанов. В таком случае дешифратор уже не будет линейным (однокаскадным).

Если строить схему дешифратора по методу каскадов, т.е. первый каскад для дешифрации двух переменный (x₁,x₂), затем использовать выходы первого каскада для построения дешифратора из трех переменных (x₁,x₂,x₃), выходы второго каскада для построения дешифратора из четырех переменных (x₁,x₂,x₃,x₄) и т.д., то на n –м каскаде схемы дешифратора будет 2ⁿ элементов “И”, а общее число всех элементов определяется из соотношения

M=4+8+16+…+2ⁿ=2(2ⁿ-2)

Полный дешифратор, построенный по методу каскадов, является пирамидальным дешифратором (k=n-1). Схема пирамидального дешифратора представлена на рис.1, на первый каскад которого поступает сигнал синхронизации дешифрации работы C.

Поскольку любую функцию дешифратора из системы логических функций полного дешифратора в базисе «И/НЕ» на n=m+s входов можно представить в виде конъюнкции двух соответствующих функций

для полных дешифраторов на m и s=n-m входов (например, ), то пирамидальный дешифратор представляет собой полный дешифратор на n входов, построенный за счет многократного объединения полного дешифратора на m=2,3,…n –1 входа и полного дешифратора на один вход s=1.

Быстродействие пирамидального дешифратора определяется временем дешифрирования t_дш=kτ_срk, где τ_срk - среднее время задержки сигнала формирования функции на клапанах k -го каскада дешифратора. Тогда с увеличением числа каскадов быстродействие пирамидального дешифратора, построенного на одинаковых элементах, уменьшается в k раз. Поэтому для повышения быстродействия и экономии оборудования, сложные дешифраторы строятся, как правило, прямоугольными. Прямоугольные дешифраторы строятся путем объединения линейных дешифраторов на меньшее число входов (рис.2) m и s схемами, реализующими конъюнкцию . Дешифратор, построенный по принципу разбиения n “почти пополам”(s >1), обычно называется прямоугольным дешифратором.

Функциональная схема прямоугольного дешифратора для четырехразрядного (n=4) входного слова показана на рис. 2. Количество клапанов “И” в двухкаскадном (K=2) прямоугольном дешифраторе можно определить по формуле

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1 Расскажите принцип работы линейного дешифратора, его назначение и характеристики.

2 Определите быстродействие пирамидального дешифратора на три входа.

3 Определите быстродействие прямоугольного дешифратора на шесть входов.

Задания для практического занятия:

1. Собрать схему дешифратора в соответствии с заданным вариантом и провести её исследование по методике, используя пакет Electronics Workbench.

Вариант 1 - DС(0,3), прямоугольный, базис 2И/НЕ;

Вариант 2 - DС(0,4), пирамидальный, базис 2ИЛИ/НЕ;

Вариант 3 - DС(0,4), линейный, базис 5ИЛИ/НЕ;

Вариант 4 - DС(0,3), пирамидальный, базис 2И/НЕ;

Вариант 5 - DС(0,4), прямоугольный, базис 3И/НЕ.

2 Построить временные диаграммы работы дешифратора, используя все кодовые входные комбинации. Определить состояние выходов в соответствии с заданным преподавателем входным набором.

3 Изучить работу микросхемы КР1533ИД14.

4 В EWB составить принципиальную схему работы микросхемы КР1533ИД14.

5 В EWB составить монтажную схему работы микросхемы КР1533ИД14.

6 Собрать схему с микросхемой КР1533ИД14 на беспаечной макетной плате.

Отчет по работе должен содержать:

¾ схему дешифратора в соответствии с вариантом; уравнения, по которым построена схема в заданном базисе; описание работы, распечатки временных диаграмм работы;

¾ фотография собранной схемы на макетной плате;

¾ индивидуальные выводы в одном предложении, которые начинаются со слов: "Установлено, что…", "Показано, что…".

Инструкция по выполнению практической работы.

Перед началом работы познакомится с базовыми логическими элементами и изучить Electronics Workbench.

Порядок выполнения отчета по практической работе.

Отчет должен содержать:

1 Название работы.

2 Цель работы.

3 Задание и его решение.

4 Вывод по работе.

Дата добавления: 2015-08-31