Библиографический список. В состав лабораторного стенда входят:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

В состав лабораторного стенда входят:

• базовый лабораторный стенд.

• лабораторные модули Lab8A и Lab9A для изучения работы тригге­ров и счетчиков.

Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word.

Загрузите и запустите программу Lab-8.vi.

После ознакомления с целью работы нажмите кнопку «Начать ра­боту». На экране появится изображение ВП, необходимого для инициали­зации работы цифрового канала лабораторной станции NI ELVIS (рис.8.6).

Включите питание лабораторной станции NI ELVIS. Последователь­но выполните шаги инициализации. После завершения инициализации на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выполнения зада­ния 1 (рис.8.7).

Рис. 8.6. Лицевая панель ВП для инициализации цифрового канала лабораторной станции NI EL VIS

Рис. 8.7. Лицевая панель ВП при выполнении задания 1

Задание 1. Изучение работы цифровых логических элементов

4.1.1. С помощью элементов управления ВП типа «список» активи­зируйте требуемый тип цифрового логического элемента (рис.8.7).

4.1.2. На входы выбранного логического элемента подайте электри­ческие сигналы, уровни которых соответствуют логическим уровням, ука­занным в табл. 8.3. Логический уровень изменяется при однократном на-

жатии с помощью манипулятора «мышь» на кнопку квадратной формы, изображенную около соответствующего входа. При этом на кнопке ото­бражается состояние входа («О» или «1»).

Запишите в табл.8.3. состояние выхода логического элемента. Это со­стояние отображается на передней панели ВП с помощью индикатора круглой формы. Логическое состояние выхода также отображается на индикаторе ВП.

4.1.3. Повторите исследование для всех логических элементов, ука­занных в таблице 8.3. Полученную таблицу истинности занести в отчет.

4.1.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 2», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 2 (рис.8.8).

Рис. 8.8. Лицевая панель ВП при выполнении задания 2

Задание 2. Изучение работы дешифратора 2x4

4.2.1. Используя органы управления, расположенные на панели ВП, ус­тановите на разрешающем входе «Е» дешифратора логическое состояние «О».

4.2.2. На входы дешифратора «х₀» и «X1» подайте логические сигналы в соответствии с табл.8.4. и контролируйте состояние выходов «у₀» - «уз»-

114 Полученные данные запишите в соответствующие ячейки табл. 8.4.

4.2.3. Повторите исследование работы дешифратора при состоянии «1» разрешающего входа «Е». Результаты исследований занести в отчет. Определите, какое логическое состояние входа «Е» является активным.

4.2.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 3», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 3 (рис.8.9).

Рис. 8.9. Лицевая панель ВП при выполнении задания 3

Задание 3. Изучение работы мультиплексора 4x1

4.3.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП, установите на разрешающем входе «Е» мультиплексора логи­ческое состояние «О».

4.3.2. Установить на адресных входах мультиплексора «А₀» и «А1> комбинацию логических состояний в соответствии с табл.8.5.

4.3.3. Определите, какой из четырех информационных входов (хо - х3) подключен к выходу у при установленном значении адреса. Для этого, поочередно меняя состояние входов мультиплексора с помощью располо­женных на панели ВП кнопок «х₀» - «x₃», установите номер входа, пере­ключение которого изменяет состояние индикатора «у» на выходе. Обо­значение этого входа запишите в табл.8.5. Если обнаружить подключен­ный вход не удается, занести в таблицу символ «х».

4.3.4. Повторите исследование работы мультиплексора при состоянии «1» разрешающего входа «E>>. Результаты исследований занесите в отчет. Оп­ределите, какое логическое состояние входа «Е» является активным.

4.3.5. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 4», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 4 (рис.8.10).

Рис. 8.10. Лицевая панель ВП при выполнении задания 4 Для изучения работы триггеров установите лабораторный модуль

116

Lab8A на макетную плату лабораторной станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 8.11.

Рис. 8.11. Внешний вид модуля Lab8A для изучения работы триггеров

Задание 4. Изучение работы асинхронного RS-триггера

Для изучения работы RS-триггера используется электрическая схема, изображенная на рис.8.12.

Рис. 8.12. Принципиальная электрическая схема для изучения работы RS-триггера

АЛЛ. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП, поочередно установите на входах триггера R и S логические состояния, указанные в табл. 8.6.

Q_n - состояние триггера до подачи управляющих сигналов; Q_n+1 - состояние триггера после подачи управляющих сигналов; х - любое состояние входа.

117

4.4.2. В соответствии с входными сигналами, определите состоянн выхода триггера с помощью индикатора «Q» и запишите в таблицу coctoя ний (табл.8.6).

4.4.3. Изменяя состояние входов, заполните таблицу переходо (табл.8.7) RS-трштера. Отметьте, при каких переключениях состояни триггера изменяется, а при каких - нет.

4.4.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к задг нию 5», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпо! нения задания 5 (рис.8.13).

Рис. 8.13. Лицевая панель ВП при выполнении задания 5

Задание 5. Изучение работы двухступенчатого JK-триггера

Для изучения работы J-K-триггера используется электрическая схе­ма, изображенная на рис.8.14.

4.5.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП включите тактовый генератор для подачи импульсов на счет­ный вход «С» JK-триггера. На графическом индикаторе ВП появятся вре­менные диаграммы сигналов на входах и выходе триггера.

4.5.2. Изменяя логические состояния входов J и К, и наблюдая вре­менные диаграммы и состояние индикатора «Q» на выходе, заполните таб­лицу состояний (табл.8.8) и таблицу переходов (табл.8.9).JK-триггера.

4.5.3. По временной диаграмме определите, по какому перепаду так­тового импульса происходит переключение JK-триггера. Для удобства анализа временных диаграмм можно остановить работу триггера, выклю­чив тактовый генератор.

Рис. 8.14. Принципиальная электрическая схема для изучения работы JK-триггера

Изображение, полученное на графическом индикаторе ВП и содержащее основные фазы переключения JK-триггера скопируйте на страницу отчета.

4.5.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 6», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 6 (рис.8.15).

Рис. 8.15. Лицевая панель ВП при выполнении задания 6

119

Задание 6. Изучение работы двухступенчатого D-триггера

Для изучения работы D-триггера используется электрическая схема, изображенная на рис.8.16.

Рис. 8.16. Принципиальная электрическая схема для изучения работы D-триггера

4.6.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП включите тактовый генератор для подачи импульсов на счет­ный вход «С» D-триггера. На графическом индикаторе ВП появятся вре­менные диаграммы сигналов на входах и выходе триггера.

4.6.2. Изменяя логическое состояние входа D, и наблюдая временные диаграммы и состояние индикатора «Q» на выходе, заполните таблицу со­стояний (табл. 8.10) и таблицу переходов (табл. 8.11) D-триггера.

4.6.3. По временной диаграмме определите, по какому перепаду так­тового импульса происходит переключение D-триггера.

4.6.4. Скопируйте отображаемую на графическом индикаторе ВП временную диаграмму с основными фазами переключения D-триггера на страницу отчета.

4.6.5. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 7», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 7 (рис.8.17).

Рис. 8.17. Лицевая панель ВП при выполнении задания 7

Задание 7. Изучение работы счетного Т-триггера

Для изучения работы Т-триггера используется электрическая схема, изображенная на рис.8.20.

4.7.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП, включите тактовый генератор для подачи импульсов на счет­ный вход «С» T-триггера. На графическом индикаторе ВП появятся вре­менные диаграммы сигналов на входах и выходе T-триггера.

4.7.2. Используя органы управления ВП, определите при каком ло­гическом состоянии входа «Г» триггер работает в счетном режиме, т.е. из­меняет состояние выхода при поступлении тактовых импульсов на вход С.

Рис. 8.18. Принципиальная электрическая схема для изучения работы Т-триггера

4.13. Временные диаграммы работы T-триггера в счетном режиме, по­лученные на графическом индикаторе ВП, скопируйте на страницу отчета.

4.7.4. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­нию 8», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­нения задания 8 (рис.8.19).

Рис. 8.19. Лицевая панель ВП при выполнении задания 8

Для изучения работы счетчиков установите лабораторный модуль Lab9A на макетную плату лабораторной станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 8.20.

Рис. 8.20. Внешний вид модуля Lab9A для изучения работы триггеров

Задание 8. Изучение работы асинхронного двоичного счетчика

Для изучения работы асинхронного двоичного счетчика использует­ся электрическая схема, изображенная на рис.8.21.

Рис. 8.21. Принципиальная электрическая схема для изучения работы асинхронного двоичного счетчика

4.8.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП, включите тактовый генератор для подачи импульсов на счет­ный вход «С» счетчика. На графическом индикаторе ВП появятся времен­ные диаграммы сигналов на его входах и выходах.

4.8.2. Наблюдая за работой счетчика по временным диаграммам и индикаторам выхода, определите, при каком логическом состоянии входа «R» происходит асинхронный сброс счетчика в нулевое состояние.

Отображаемые на графическом индикаторе ВП временные диаграм­мы, отражающие полный цикл работы двоичного счетчика, скопируйте на страницу отчета.

Рис. 8.22. Лицевая панель ВП при выполнении задания 9

4.8.3. Нажмите на передней панели ВП кнопку «Перейти к зада­
нию 9», на экране появится лицевая панель ВП, необходимая для выпол­
нения задания 9 (рис.8.22).

123

Задание 9. Изучение работы асинхронного счетчика с коэффициентом пересчета 10

Для изучения работы асинхронного счетчика с коэффициентом пере­счета 10 используется электрическая схема, изображенная на рис.8.23.

Рис. 8.23. Принципиальная электрическая схема для изучения работы асинхронного счетчика с коэффициентом пересчета 10

4.9.1. С помощью органов управления, расположенных на передней панели ВП, включите тактовый генератор для подачи импульсов на счет­ный вход «С» счетчика. На графическом индикаторе ВП появятся времен­ные диаграммы сигналов на его входах и выходах.

4.9.2. Наблюдая за работой счетчика по временным диаграммам и индикаторам выхода, определите, при каких логических состояниях вхо­дов «R» и «S» происходят, соответственно, асинхронный сброс счетчика в нулевое состояние и асинхронная установка его в состояние 10.

Отображаемые на графическом индикаторе ВП временные диаграм­мы, отражающие полный цикл работы двоичного счетчика с коэффициен­том пересчета 10, скопируйте на страницу отчета.

4.9.3. Нажмите на панели ВП кнопку «Завершение работы».

• Что такое логическая переменная и логический сигнал? Какие значе­ния они могут принимать?

• Что такое логическая функция?

• Что такое таблица истинности? Приведите пример.

• Какие логические элементы составляют базовый набор?

• Какие логические функции выполняет дешифратор?

• Каково назначение входов управления в дешифраторе? Как влияет сигнал управления на выходные функции дешифратора?

• Функцию какого электрического устройства выполняет мультиплек­сор для логических сигналов?

• Каким логическим уравнением описывается работа мультиплексора

124

2x1 с управляющим входом?

• Опишите принцип работы RS-, JK-, D- и Т- триггеров.

• Как с помощью JK- и D- триггеров реализовать счетный триггер.

• Почему Т-триггер называют счетным?

• На основе каких триггеров и как можно реализовать двоичный счет­чик? Что следует для этого сделать?

• Как преобразовать суммирующий счетчик в вычитающий?

• Что такое коэффициент пересчета счетчика?

• Какими способами можно изменить коэффициент пересчета счетчи­ка?

• Каковы основные параметры цифровых микросхем серий ТТЛ и ТТЛШ?

• От чего может зависеть качество полученных результатов?

ПРИЛОЖЕНИЕ Подготовка лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой аппаратно-программный комплекс, в состав которого входят следующие аппаратные средства:

• персональный компьютер;

• лабораторная станция NI ELVIS;

• комплект лабораторных модулей;

• комплект соединительных проводов.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к аппаратным средствам и порядок их подготовки к работе.

Персональный компьютер

Для выполнения лабораторных работ, предусмотренных в данном лабораторном практикуме, потребуется IBM-совместимый персональный компьютер со следующими параметрами:

• процессор класса Pentium III с частотой не менее 733 МГц;

• оперативная память не менее 256 Мб;

• 2Гб свободного дискового пространства;

На персональном компьютере должны быть установлены следующие программные средства:

• операционная система Windows 2003/XP;

• среда графического программирования LabVIEW 8.2 и выше;

• текстовый редактор Microsoft Office WORD 2003 или выше.

Лабораторная станция NI ELVIS

Лабораторная станция NI ELVIS является базовым решением компа­нии National Instruments для разработки и создания лабораторных практи-

кумов и учебных лабораторий в ВУЗах и колледжах. В ее состав входят:

1. Макетная плата (2800 гнезд), служащая для самостоятельной раз­работки студентами или преподавателями электрических цепей и уст­ройств, монтажа датчиков и управляемых систем. Макетная плата позволя­ет подавать на созданные схемы сигналы с устройства сбора данных.

2. Платформа NI ELVIS с многофункциональной платой сбора дан­ных PCI-6251, служащая для согласования сигналов, подаваемых с много­функционального устройства сбора данных на схемы, разработанные на макетной плате, а также содержащая в себе ряд дополнительных уст­ройств, управляемых вручную:

• Регулируемые источники постоянного напряжения в диапазоне ±12В;

• Стабилизированные источники постоянного напряжения +5В, ±15;

• Встроенный генератор стандартных сигналов: синус, прямоугольник, треугольник;

• BNC разъемы для мультиметра и осциллографа;

• Схемы защиты от короткого замыкания и высокого напряжения.

3. Программное обеспечение, реализующее функции цифрового
мультиметра, осциллографа, функционального генератора, генератора сиг­
налов произвольной формы, перенастраиваемого источника постоянного
напряжения, анализатора АЧХ и ФЧХ цепей, анализатора спектра, анали­
затора ВАХ, устройства чтения и записи цифровых сигналов.

4. Набор драйверов и примеров для LabVIEW.

Перед началом использования лабораторной станции NI ELVIS не­обходимо:

• установить DAQ-плату РС1-6251в персональный компьютер на шину PCI;

• соединить кабелем выходной разъем DAQ-платы с разъемом плат­формы NI ELVIS;

• подключить блок питания к платформе NI ELVIS и установить пере­ключатели на задней, а затем на передней панелях платформы в по­ложение «ON»;

• включить персональный компьютер;

• установить входящие в комплект поставки драйвера и программное обеспечение лабораторной станции NI ELVIS.

Лабораторная станция NI ELVIS может работать в двух режимах: «NORMAL» и «BYPASS». Изменение режима работы производится с по­мощью переключателя «COMMUNICATION».

В режиме «NORMAL» задействованы встроенные аппаратные уст­ройства платформы, которыми можно управлять вручную с помощью ор-

ганов управления, расположенных на лицевой панели платформы, или с помощью входящего в комплект поставки программного обеспечения.

В режиме «BYPASS» аппаратные устройства отключены и имеется возможность непосредственно использовать ресурсы DAQ-платы.

Программное обеспечение практикума по аналоговой и цифро­вой электронике ориентировано на непосредственную работу с DAQ-платой, поэтому при выполнении лабораторных работ необходимо пе­реключить NI ELVIS в режим «BYPASS».

Подготовка макетной платы

В комплект лабораторного практикума входит набор из 9 лаборатор­ных модулей, на которых собраны исследуемые схемы. Модули Lab1 A -Lab7A предназначены для исследования аналоговых схем, a Lab8A и Lab9A - для цифровых. Каждый модуль снабжен однорядным разъемом для установки в гнезда макетной платы. Аналоговые модули имеют 15-контакный разъем, а цифровые - 10-контактный. Нумерация контактов разъемов лабораторных модулей показана на рис. Ш.

Рис.Ш. Нумерация контактов разъемов аналоговых (а) и цифровых (б)

лабораторных модулей

На рис. П2 показаны схемы подключения сигналов лабораторной станции NI ELVIS к контактам лабораторных модулей при исследовании аналоговых (а) и цифровых (б) схем.

Рис. П2. Схемы подключения модулей для исследования аналоговых (а) и цифровых (б) устройств

Перед выполнением лабораторных работ необходимо подготовить макетную плату NI ELVIS в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к комплекту поставки. Внешний вид подготовленной макетной платы показан на рис. ПЗ.

Рис. ПЗ. Внешний вид подготовленной макетной платы: 1 - место для установки аналоговых модулей, 2 - место для установки цифровых модулей, 3 - ограничители посадочного места для модулей

Электрические соединения на макетной плате выполняются монтаж­ными проводниками, входящими в комплект поставки. Для предотвра­щения ошибочного присоединения лабораторного модуля устанавлива­ются ограничители из монтажного провода (рис. П.З)

Рис. П4. Расположение аналогового (а) и цифрового (б) лабораторных модулей на макетной плате.

128

Лабораторные модули следует устанавливать на макетную плату в соответствии с разметкой, показанной на рис. ПЗ. Вид установленных модулей приведен на рис. П4.

Подготовка программного обеспечения практикума

Программное обеспечение практикума предназначено для использо­вания в среде Lab VIEW 8.2 или более старших версий и находится на CD в папке «Lab». Перед началом работы скопируйте эту папку на жесткий диск вашего компьютера (например, на диск С:\). При выполнении лабора­торной работы откройте папку Lab и загрузите программу Lab-n.vi, где n -номер работы. Запуск программы осуществляется нажатием на кнопку RUN с изображением стрелки.

Основной

1. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. - СПб.: Учи­тель и ученик: КОРОНА принт, 2006.

2. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. Учебник для вузов. - СПб.: «Лань», 2003.

3. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под. ред. О.П.Глудкина. - М.: Горячая линия-Телеком, 2005.

Дополнительный

4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 2005.

5. Патон Б. Основы аналоговой и цифровой электроники. - М.: 2002.

6. Вучков П., Бояджиева Л., Солаков Е. Прикладной линейный регрес­сионный анализ. - М.: «Финансы и статистика», 1987.

7. Быстрое Ю.А. и др. Электронные приборы и устройства на их осно­ве: Справочная книга. - М.: ИП РадиоСофт, 2002.

8. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т. /Под общей ред. Д.И.Панфилова - Т.2: Электроника. - М.: ДОДЭКА, 2000

9. Тревис Дж. Lab VIEW для всех. - М..ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2004.

Ю.Пейч Л.П., Точилин Д. А., Поллак Б.П. Lab VIEW для новичков и спе­циалистов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004.

СОДЕРЖАНИЕ

.

Предисловие 3

Дата добавления: 2015-05-06