Дешифраторды зерттеу

Жұмыстың мақсаты:

1. Дешифратордың жұмыс істеу принципімен танысу.

2. Басқарушы сигналдың дешифратордағы жұмысын зерттеу.

3. Негізгі дешифратордың функционалды модулін зерттеу және оны жүзеге асыру.

Элементтер мен құрылғылар

1 Логикалық түрлендіргіш

2 Сөз генераторы

3 Вольтметр

4 Логикалық сынақ үлгісі

5 Кернеу көзі +5В

6 Сөз генераторы

7 Генератордың сатылық импульсі

8 Екі позициялық ажыратқыш

9 Демультиплексор

10 «Логикалық бірлік» сигнал көзі

11 Логикалық сынақ үлгісі

12 Микросхема 74138 - дешифратор 3x8

Қысқаша тоериялық мәліметтер

1. Комбинационды сұлба.

Комбинационды сұлбаны логикалық сұлба деп айтуға болады, оның кіріс және шығыс сигналдары арқылы жүзеге асырылады. Комбинационды сұлбаға логикалық элементтерді қолданамыз. Осы класстарға интегралдық сұлба дешифраторы, шифратор, мультиплексор, демультиплексор, сумматор жатады.

2. Дешифраторлар.

Дешифратор – логикалық комбинационды сұлба, п ақпаратты кіріс және 2п шығысынан тұратын құрылғы. Әрбір комбинацияда логикалық деңгейдің кірісі 2п шығысының біреуінде активті деңгейде болады. Көбінесе р 2,3 немесе 4 тең болады.13.1-суретте п=3 дешифратордың суреті көрсетілген, логикалық нөлдік деңгейі активті деңгей болып табылады. Логикалық деңгейдің А,В,С кірісі келесі комбинация түрінде көрсетілген: 000, 001, 010...111, барлығы 8 комбинациядан құралған. Сұлба 8 шығыстан құралған, оның біреуі төменгі потенциалға, ал қалғандары жоғары потенциалға ие болады. Шығыстың жалғыз нөмірі активті (нөлдік) деңгейге ие болады, N санына тең С, В, А кірістері келесі түрде көрсетілген: N = С-22 + В-21 + А-2°. Мысалы, кірісіндегі комбинацияның логикалық деңгейі 011 болса, онда сегіз шығысты микросхемада (У0, У1, …У7) N=3 тең болса, онда шығысында (У3=0) сигнал нөлдік деңгей болады, ал қалған шығысындағы сигналдар логикалық бірлік деңгейін көрсетеді. Осы шығыс сигналын келесі мына түрде жазамыз:

(11.1)

k = 22-C + 21-B + 2°-A. Шығыс сигналын У3 деңгейін мына түрде ерекшелеп жазуға болады: Y3 = C-B-A = 0. Дешифратордың барлық шығыстарын осылай өрнектеп жазуға болады:

(11.2)

А, В, С кіріс ақпараттарында дешифратор кіріс сигналын басқару үшін тағы қосымша G сигналын алады. Бұл кіріс сигналдары дешифраторда функциалауға рұқсат етілген немесе пассивті күйге ауыстырады, яғни ақпаратты кіріс сигналына тәуелсіз және барлық шығысында логикалық бірлік деңгейін көрсетеді. Тағы айтар болсақ, басқару кіріс сигналының күйін анықтау үшін кейбір функцияда ғана рұқсат етілген. Рұқсат етілген кіріс дешифраторы екіге бөлінеді: тікелей және инверсті. Дешифратордың тікелей кіріс сигналының логикалық бірлік деңгейіне тең, ал инверсті кіріс сигналының логикалық нөлдік деңгейіне тең болады. 11.1-суретте дешифратордың бір инверсті басқару сигналы көрсетілген. Дешифратордағы шығыс сигналын басқару сигналының есебінен жазуға болады.

Дешифратордың басқару функциясындағы бірнеше кіріске рұқсат етілген, ереже бойынша логикалық көбейту өз атынан барлық басқару сигналдарына рұқсат етеді. Мысалы, дешифратор 74138 бір тікелей басқару кірісі G1 және екі инверсті G2A және G2B (11.1-сурет), шығыс функциясы уj және G келесі түрде көрсетілген:

11.1-сурет. Дешифратордың бір инверсті басқару сигналы

Кейде басқару кіріс сигналын дешифратордың разрядтарын көбейту үшін немесе сұлбалармен параллель жұмыс жасағанда жалпы шығыс сигналын табу үшін қолданады.

3. Дешифраторды демультиплексор ретінде қолдану.

Дешифраторды демультиплексор ретінде қолдануға болады – ол логикалық коммутатор, кіріс сигналы бір шығыс сигналына қосылған. Бұл жағдайда ақпараттық кіріс функциясын рұқсат етілген кірістің бірі орындайды, ал С,В,А кірістерінің күйін рұқсат етілген кірістегі сигнал шығыс нөмірін белгілейді.

Тәжірибені жүргізу сатысы.

1-тәжірибе. Дешифратордың 3х8 негізгі режимде жұмыс жасау принципін зерттеу.

13-01 файлында 11.2-суретте сұлба көрсетілген. Сұлбаны қосыңыз. G кіріс сигналына логикалық бірлік деңгейін беріңіз. G кілтін жоғары жағдайда орналастырыңыз. G=1 деңгейінің шығыс сигналын У0...У7 анықтаңыз және кестеге толтырыңыз (1-кесте).

G кіріс сигналына логикалық нөлдік деңгейін беріңіз (G кілтін төменгі жағдайда орналастырыңыз). Көз жеткізіңіз, дешифратордың жұмыс режиміне ауысқанына және бір шығыс сигналында логикалық нөлдік деңгейіне тең екеніне. А,В,С кіріс сигналының логикалық деңгейіндегі барлық комбинацияны кілтпен өзгертіңіз және шығыс сигналының логикалық деңгейінің сұлбасын логикалық сынақ үлгісі арқылы табыңыз, G=0 тең болғандағы кестені толтырыңыз (1-кесте).

11.2-сурет. Дешифратордың 3х8 режимінен 2х4 режиміндегі жұмыс жасау принципі

2-тәжірибе. Дешифратордың 3х8 режимінен 2х4 режиміндегі жұмыс жасау принципін зерттеу.

а) 11.2-суреттегі С кіріс сигналын жалпы сымға қосыңыз (жерге), С=0 беріңіз. (11.3-сурет). В және А кіріс сигналының деңгейінің өзгеруін және сұлбадағы шығыс сигналының деңгейін зерттей отырып, дешифратордың кестесін сынақ үлгісінің көмегімен толтырыңыз (2-кесте). Шығыс сигналының деңгейінің өзгермейтін бөлігін көрсетіңіз.

б) С=1 тең болғандағы а) пунктін қайталаңыз, С кіріс сигналын логикалық бірлік көзіне қосыңыз. Дешифратордың кестесін толтырыңыз (3-кесте).

в) а) пунктін қайталаңыз, В кіріс сигналын жерге қосыңыз (В=0), А және С кіріс сигналының барлық мүмкін болатын комбинациясына логикалық деңгейді беріңіз. Кестені толтырыңыз (4-кесте), осында өзгермейтін логикалық деңгейінің шығысын нөмірлеңіз.

3-тәжірибе. Дешифраторды демультиплексор ретінде жұмыс жасауын зерттеу.

13-02 сұлбасы бар файлды ашыңыз, 11.3-суретте бейнеленген. Сұлбаны қосыңыз. С, В, А кірісі демультиплексорда сөз генераторы қадамдық режимде жұмыс жасайды, эквивалент саны 0-ден 7-ге дейін. Шығыс сигналының деңгейін логикалық сынақ үлгісі арқылы зертей отырып, кестені толтырыңыз (5-кесте). Көз жеткізіңіз, дешифратордың G кірісіндегі сигналының өзгеруі шығыс сигналында кезек-кезегімен пайда болады.

4-тәжірибе. 3х8 логикалық сұлбаның шығыс дешифраторын зерттеу.

13-03 сұлбасы бар файлды ашыңыз, 11.4-суретте бейнеленген. Сұлбаны қосыңыз. Сөз генераторын қадамдық режимге қойыңыз. Сұлбадағы генератордың кірісіне сөз беріңіз және шығыс сигналының логикалық деңгейін логикалық сынақ үлгісінің көмегімен жасалған жұмысты зерттей отырып, Ғ функциясының кестесін құрамыз және сұлдағы шығысты қарастырыңыз (6-кесте). Кестеге қарап функцияның аналитикалық теңдігін жазамыз.

11.3 – сурет. Дешифраторды демультиплексор ретінде жұмысы

11.4 – сурет. 3х8 логикалық сұлбаның шығыс дешифраторы

5-тәжірибе. Микросұлба 74138 зерттеу.

а) Сөз генераторының А, В, С кірісіне сөз беріңіз және шығысында логикалық сынақ үлгісінің көмегімен алынған күйді зерттей отырып, дешифратордың кестесін толтырыңыз (7-кесте).

б) G1=G2A=1, G2B=0 а) пунктін қайталаңыз. Дешифратор 74138 кестесін толтырыңыз. (13.8-кесте).

в) Gl=l, G2A=G2B=0 а) пунктін қайталаңыз. Дешифратор 74138 кестесін толтырыңыз. (9-кесте).

6-тәжірибе. Микросұлбаны 74138 логикалық анализатордың көмегімен зерттеу.

13-05

11.5 – сурет. 74138 микросұлбасы 74138

1-тәжірибе. 3х8 негізгі режимде дешифратордың жұмысын зерттеу.

1-кесте.

G	В	А	G	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
1.

2-тәжірибе. 3х8 режимінен 2х4 режиміндегі дешифратордың жұмысын зерттеу.

2-кесте.

е	В	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

3-кесте.

С	в	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

3-тәжірибе. Дешифраторды демультиплексор ретінде жұмыс жасауын зерттеу.

4-кесте.

С	в	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

4- тәжірибе. 3х8 логикалық сұлбаның шығыс дешифраторын зерттеу.

5-кесте.

G	с	в	А	F

Функцияға арналған аналитикалық теңдік

5-тәжірибе. 74138 микросұлбаның зерттелуі.

7-кесте.

С	в	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

8-кесте.

С	в	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

9-кесте

С	В	А	YO	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7

Логикалық анализатор экранындағы диаграммасы

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай логикалық функция дешифраторда орындалады?

2. Дешифратордың басқару кіріс сигналының функциясы шығыс синалына қалай әсер етеді?

3. Негізгі дешифратордың тікелей шығысына қандай қосымша логикалық элементтер қажет? Инверсті ше?

4. Дешифратор 2х4 сұлбасы қандай (ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС)? Дешифратордың кірісі А, В шығысы YO, Yl, Y2, Y3. Әр топқа қанша элемент қажет?

5. Дешифратор 2x4 сұлбасын қалай өзгертуге болады? (ол тікелей басқарушы кіріс сигналы болса), инверсті ше? Дешифратордың кірісі А, В басқарушы кірісі G немесе C, шығысы YO, Yl, Y2, Y3.

6. Көптеген дешифратор 2x4, 4х16 дешифраторы қалай өзгереді?

7. Дешифратор 2x4 қалай сұлбаға өзгертеміз, екі беттен (А=В=1, А=В=0) құралған және функция F = ABvAB?

8. Дешифраторды қалай логикалық сұлбаға өзгертеміз, функциясы F = ABvAB?

№12 зертханалық жұмыс

Логикалық сұлбаларды зерттеу

Жұмыстың мақсаты:

1. Логикалық сұлбаны тексеру

2. Логикалық элементтермен логикалық функцияларды қарастыру

3. Берілген логикалық функцияларды логикалық сұлба синтезімен орындау

Құралдар мен элементтер

1 Логикалық түрлендіргіш

2 Сөз генераторы

3 Вольтметр

4 Логикалық сынама

5 Кернеу көзі +5 В

6 Сигнал көзі «логикалық бірлік»

7 Екі позициялық қосқыштар

8 Екі кірісті элементтер ЖӘНЕ, ЖӘНЕ ЕМЕС, НЕМЕСЕ, НЕМЕСЕ ЕМЕС

9 74 сериясының микросхемасы.

Теориядан қысқаша мәліметтер

1. Логика алгебрасының аксиомалары

Логика алгебрасында айнымалылар екі мәнді қарастырады: 0 немесе 1. Логика алгебрасы мыналармен анықталады: эквиваленттік байланыс (= белгісімен анықталады) және операциялар: қосу (дизъюнкция), v белгісімен анықталады, көбейту (конъюнкция), & немесе нүктемен анықталады, және терістеу немесе инверсия апострофпен белгіленеді. Логика алгебрасы келесі жүйелермен анықталады:

егер

(12.1)

2. Логикалық теңдік.

Логикалық теңдік негізінде конъюнкциялық немесе дизъюнкциялық қалыпта жазылады. Дизъюнкциялық формада логикалық теңдік логикалық суммадағы мәндерге тең болады.

3. Логикалық тепе теңдік.

Логикалық теңдікті түрлендіру үшін логикалық тепе-теңдік қолданады:

х = х; x v l = l; x v 0 = x; x-l = x; x-0 = 0; x v x = x; x·x = x; x v x·y = x; ху v ху = х; (х v у)(х v у) = х; х v ху = х v у; xy = xvy, x v y = xy.

4. Логикалық функциялар.

Кез-келген теңдікті, яғни логика алгебрасындағы соңғы n мәнімен құралған мәндерді кейбір n мәніндегі функциялармен қарастыруға болады. Мұндай функцияларды логикалық функциялар деп атаймыз. Логика алгебрасында функциялар 0 немесе l мәнін қабылдайды, яғни мәні аргументтердей тек 0 немесе l болатын екілік аргументтердің функциясы. n-логикалық айнымалы функция 2n мәнді айнымалымен анықталады.

Негізгі екілік айнымалы х және у функциялары:

f 1(х, у) = х • у – логикалық көбейту (конъюнкция),

f 2(х, у) = х v у – логикалық қосу (дизъюнкция),

f3(x, у) = х • у – инверсиямен бірге логикалық көбейту

f4(x, у) = х v у - инверсиямен бірге логикалық қосу

f 5(х, у) = х у = ху v ху – модуль 2 бойынша суммалау,

f 6(х, у) = х у = ху v ху – бірмәнділік

5. Логикалық сұлбалар.

Элементарлы логикалық операциялардың бірін техникалық түрінде жүзеге асыратын жартылай өткізгіш негізіндегі электрондық сұлба логикалық сұлба деп аталады.

6. Ақиқат кесте. n айнымалының анықталу облысы тұрақты( мәні), мұндай функциялар f(), мәндер кестесінде берілуі мүмкін. Ол мәндерін нүктесінде қабылдайды. Мұндай кестелер ақиқат кестесі деп аталады. 12.1-кестеде ақиқат кестесі көрсетілген.

i	Айнымалы мәндері	Функциялар
x	y	f1	f2	f3	f4	f5	f6

i = 2x+y –айнымалылар мәнінде берілген сан.

7. Карно картасы және Вейч диаграммасы.

Егер логикалық айнымалылар саны 5-6 аспаса, логикалық теңдеулерді Карно картасымен немесе Вейч диаграммасымен шығарған ыңғайлы. Түрлендіргіштің мақсаты – компактті логикалық теңдікті алу. Минимацияны Карно картасы жинақтайды. Біріккен жинақтар функцияның бірдей белгілерін қолдануы керек (барлық 0 немесе барлық 1 мәндерін).

Мысал келтірейік: f m Мажоритарлық функция және X, Y, Z үш айнымалы берілсін 12.2- кесте.

N	X	Y	Z	f m

Карно картасын құрамыз. Бұл карта бағандар мен жолдардан құралған. Айнымалылар келесі бағанға немесе жолдарға өткенде бір ғана айнымалының мәні өзгеретіндей болып орналасқан. Мысалы 12.2-кестедегі XY айнымалылар мынадай тізбекті болуы мүмкін: 00,01,11,10 және 00,10,11,01. Бұл кестені айнымалылар белгісі бойынша толтырады. Пайда болған 12.2 - кесте көрсетілген. Карно картасында екі ұяшықтан құралған топты белгілейміз. Үш тікбұрышты үшбұрыш ХҮ, ХZ,ҮZ логикалық теңдікті анықтаймыз. Әр үшбұрыш логикалық түрлендіргіш болып табылады..

XYZ v XYZ = XY(Z v Z) = XY,

XYZvXYZ = XZ(YvY) = XZ,

XYZvXYZ=YZ(XvX)=YZ.

Функцияларды көрсететін компакттік теңдік Карно картасы арқылы алынған дизъюнкцияны зерттейді. Ең соңында дизъюнкциялық түрін табамыз: f m = XY v XZ vYZ.

Үш айнымалысы, яғни логикалық айнымалысы бар мажоритарлық функцияны жүзеге асыру үшін, шығысындағы сигналдар санын кірісіндегі 3 сигналмен теңестірілуін көретін сұлба құру керек. 2 ЖӘНЕ-ЕМЕС элементтерін жүзеге асыру үшін, шыққан мәнді ЖӘНЕ-ЕМЕС элементінде түрлендіреміз және мәндерді логикалық көбейту және инверсияның көмегі арқылы жазып аламыз. fm-де әрбір шыққан мәннің дұрыс екенін тексеріп отыру үшін 12.1-кестедегі X, Y, Z мәндерін көреміз:

f m = XYvYZvXZ = XY-YZ-XZ = XvYvYvZvXvZ = XvYvYvZvXvZ =

= X-YvY-ZvX-Z = X-Y-Y-Z-X-Z.

Табылған мәндер 12.1-суретте көрсетілген.

Тәжірибенің жүргізілу жолдары

12.1 – сурет. Логикалық «ЖӘНЕ» функциясын зерттеу

1-тәжірибе. Логикалық «ЖӘНЕ» функциясын зерттеу. Логикалық сигнал тепе-теңдігін табу. 12.1-суретті ашыңыз. Бұл кестеде 2 позициялы А және В қосылғыштар 0 және 1 логикалық кірістеріне енеді. Сұлбаны қосыңыз. В қосылғышын төменгі деңгейге келтіріңіз. Кірістегі В нүктесіндегі кернеуді вольтметрмен өлшеп, логикалық сигналды логикалық сынаманың көмегімен анықтаңыз.

12.3 – сурет. ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық функциясы

2-тәжірибе. ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық функциясын зерттеу.

а) сигналдарын қадағалаймыз.

б) 2 ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық ақиқат кестесінде тәжіибе жүргізу. 12.2-кестені жинаңыз, сұлбаның кірісіне барлық кіріс сигналын беріп, логикалық сынаманың көмегімен кіріс және шығыс сигналдарвн бақылаңыз.

3 -тәжірибе. НЕМЕСЕ логикалық функциясын зерттеу.

12.5-суретті жинаңыз. Сұлбаның кірісіне барлық кіріс сигналын беріп, логикалық сынаманың көмегімен кіріс және шығыс сигналдарын бақылаңыз.

НЕМЕСЕ логикалық кестесін толтырыңыз.

4-тәжірибе. НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық функциясын зерттеу.

12.6 – суреттегі сұлбаны жинаңыз. Сұлбадағы кіріске мүмкін комбинациялы болатын кіріс сигналдарын беріңіз.

5-тәжірибе. Сөз генераторының көмегімен логикалық схеманы зерттеу.

а)12.8-суретті іске қосыңыз.7400 микросхемасына қандай жолмен қорек көзі қосылатынын табыңыз. 2 ЖӘНЕ-ЕМЕС микросхемасына қанша элемент ие екенін, кіріс және шығыс қалай анықталатынын табу керек.

б) Генератордың шығысында келесі комбинацияларды алу үшін сөз генераторын бағдарлаңыз. 00,01,10,1

12.7 – сурет. Сөз генераторының көмегімен логикалық схеманы

3-тәжірибе. НЕМЕСЕ логикалық функцииясын зерттеу.

12.3-кесте.

Кіріс _	Шығыс
А	В	Y

4-тәжірибе. НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық функциясын зерттеу

12.3-кесте. 12.4-кесте.

Кіріс	Шығыс
А	в	Y
	L °
	1

Кіріс	Шығыс
А	В	Y

Бақылау сұрақтары:

1. Логикалық функция дегеніміз не?

2. Кернеу деңгейі логикалық сигнал бола ала ма? Түйіспелер құрамы қандай? Светодиодтың жануы

3. Қандай логикалық функция үш фазалық двигательді түсіндіре алады?

4. Температура қабылдағыш жоғары температуралық тұйықтаудан тұрады:

а) Температураның жоғарылауы кезінде қабылдағышта түйіспенің тұйықталуы болады.

б) Температураның жоғарылауы кезінде қабылдағышта түйіспенің тұйықталмауы болады?

5. Егер 5 ЖӘНЕ-ЕМЕС функциясын зерттейтін болсақ қандай сигнал 8 ЖӘНЕ-ЕМЕС элементіндегі қолданбайтын кіріске беріледі?

6. 3 НЕМЕСЕ-ЕМЕС функциясын зерттеу үшін 4 НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементіндегі қолданбайтын кіріске қандай сигнал берілуі керек?

Дата добавления: 2015-05-06