Практическое занятие № 6. Разработка цифровых комбинационных устройств

Задача 1. Разработка устройства на логических элементах.

Разработать устройствоуправления механизмом на логических элементах серии (К555 (74LS) – группа №1; К561 (СD40хх) – группа №2; К564 (CD40хх) – группа №3; К1533 (74АLS) – группа №4), работа которого контролируется по 5 параметрам. Параметры могут принимать значение 0 и 1. Значения параметров определяются десятичным числом, соответствующим варианту задания. При несовпадении хотя бы одного из параметров механизм отключается. Составить схему управления механизмом, используя только логические элементы 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ. Осуществить моделирование работы схемы при комбинации логических сигналов на входах, соответствующих включенному состоянию механизма. Описать работу схемы.

Пример решения задачи 1. Вариант 28

Заданное десятичное число 28преобразуем в двоичное: 11010. Нормальное значение параметров: X ₅=1, X ₄=1, X ₃=0, X ₂=1, X ₁=0.

Так как F =1 только для одного состояния параметров, то логическая функция будет содержать только один минтерм:

Используемые логические элементы выполняют следующие функции:

Преобразуемая функция F содержит 5 переменных, а у каждого из логических элементов можно использовать не более 2 входов. Поэтому надо произвести декомпозицию функции F, т. е. представить ее в виде набора функций F ₁ и F ₂, каждая из которых должна содержать не более 2 переменных. Подобные преобразования проводят, используя законы и теоремы алгебры и логики. Применив закон ассоциативности, исходную функцию представим в следующем виде:

Выполнив операцию двойного отрицания каждого члена и используя теорему де-Моргана , получим

В такой форме функция F может быть реализована на заданных элементах серии К555 (74LS) (приложение Ж). Для реализации схемы требуется 4логических элемента:2 элемента 2И-НЕ – DD 1 микросхема К555ЛА3 (74LS00) содержит 4 элемента в одном корпусе, 2 элемента2ИЛИ-НЕ – DD 2 микросхема К555ЛЕ1 (74LS02) содержит 4 элемента в одном корпусе.

Модель разработанной схемы реализации логической функции в среде Multisim (файл «Логическая функция.ms11») приведена на рисунке 6.1.

Для проверки работы схемы на входах X ₁… X ₅ указаны значения переменных, задаваемых с помощью соответствующих ключей (уровню логической единицы соответствует напряжение 5В (VCC), а уровню логического нуля – напряжение 0В (GND)).Значение функции F= 1и промежуточных функций контролируется логическими пробниками. Легко проверить, что при любом другом наборе переменных F =0.

Рисунок 6.1 – Модель устройства управления механизмом на логических элемента серии 74LS

Задача 2. Разработка сумматора.

Разработать устройстводля суммирования двух двоичных чисел A и B(таблица 6.1) на микросхеме(К555ИМ3 (74LS83) – группа №1; К561ИМ1 (СD4008) – группа №2; К564ИМ1 (CD4008А) – группа №3; К555ИМ7 (74АLS385)). Результат сложения отобразить с помощью семисегментного индикатора. Осуществить моделирование сложения двоичных чисел. Описать работу схемы.

Таблица 6.1 – Исходные данные к задаче 2

Номер варианта	A	B

Пример решения задачи 1. Вариант 31.

Четырёхразрядныедвоичныечисла A= 1110 (A ₄=1, A ₃=1, A ₂=1, A ₁=0 ) и В= 0110 (A ₄=0, A ₃=1, A ₂=1, A ₁=0 ) поступают на соответствующие входы сумматора 74LS83(рисунок 6.2). Коды слагаемых формируются с помощью интерактивных цифровых постоянных и отображаются посредством шеснадцатиричных индикаторов.

Результат сложения S= 10101(C ₄=1, S ₄=0, S ₃=1, S ₂=0, S ₁=1 ) отображается в двоичном коде с помощью соответствующих логических пробников. Сумма поступает на дешифратор 74LS248Dдвоичного кода в код семисегментного индикатора S. На входы 3, 4, 5 дешифратора необходимо подать сигнал высокого уровня + 5В. Для ограничения тока семисегментного индикатора на уровне 20 мА на выходах дешифратора установлены резисторы R ₁ ..R ₇номиналом 270 Ом.

Модель разработанногосумматора в среде Multisim (файл «Сумматор.ms11») приведена на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 – Модель двоичного сумматора с отображением результата сложения на семисегментном индикаторе

Список литературы

1 Сборник задач по электротехнике и основам электроники /Под ред. В. Г. Герасимова. – М.: Высш. шк., 1987. – 288 с.

2 Лачин, В. И. Электроника: учеб.пособие / В. И. Лачин, Н. С. Савелов. – 7-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 703 с.

3 Клочков, М. И. Расчет элементов и моделирование схем энергетической и информационной электроники: учеб.пособие / М. И. Клочков. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2004. – 138 c.

4 Марченко, А. Л. Основы электроники: учеб.пособие для вузов / А. Л. Марченко.– М.: ДМК Пресс, 2008. – 296 с.

5 Москатов, Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам / Е. А. Москатов – М.: Радио, 2005. – 208 с.

6 Панфилов, Д. И. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Лаборатория на компьютере: в 2 т. / Д. И. Панфилов, В. С. Иванов, И. Н. Чепурин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: МЭИ, 2004. – 304 с.

ПриложениеА

(справочное)

Таблица А.1 – Параметры выпрямительных диодов

Тип диода	Iпр mах, А	Uобр ,mах , В	Uпр ,mах , В
1N3600	0,2
1N4001			1,1
1N4002			1,1
1N5400			1,1
1N5401			1,1

ПриложениеБ

(справочное)

Таблица Б.1 – Параметры стабилитронов

Тип стабилитрона	Uст , В	Iст min, мА	Iст max, мА
1N4733A	5,1
1N4742A
1N4744A
1N4747A		12,5
1N4749A		10,5
1N4753A

ПриложениеВ

(справочное)

Дата добавления: 2015-05-06