Лаб практикум
.pdfМинистерство образования Республики Беларусь Учреждение образования
«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Факультет компьютерных систем и сетей
|
|
|
Кафедра электронных вычислительных машин |
Р |
|||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
В. С. Тимошенко, С. А. Байрак |
И |
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
СХЕМОТЕХНИКА. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ |
|
|||||
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рекомендовано УМО по образованию |
|
|
|||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
в области информатики и радиоэлектроники |
|
|||||
в качестве пособия для сп циальности 1-40 02 01 «Вычислительные |
|||||||||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
машины, системы и сети» |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минск БГУИР 2016
УДК 004.312(076.5)
ББК 32.973.26-018.2я73
|
T41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р е ц е н з е н т ы: |
|
|
|
||
|
кафедра информационно-вычислительных систем учреждения образования |
||||||||
|
|
|
|
«Военная академия Республики Беларусь» |
|
Р |
|||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
(протокол №15 от 06.04.2015); |
И |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
заведующий лабораторией идентификации систем государственного научного |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
учреждения «Объединенный институт проблем информатики Национальной |
|||||||||
|
|
|
|
академии наук Беларуси», |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
доктор технических наук, доцент А. А. Дудкин |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
Т41 |
Тимошенко, В. С. |
|
|
|
|
|
|||
|
Схемотехника. Лаб ра орный практикум : пособие / В. С. Тимошенко, |
||||||||
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
С. А. Байрак. – М нскт: БГУИР, 2016. – 76 с. : ил. |
|
|
|
|||||
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
ISBN 978-985о-543-161-0. |
|
|
|
|
|
||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В посо ии пред агается материал для выполнения лабораторных работ, который |
|||||||
|
охватывает все основные разделы цифровой схемотехники от логических элементов |
||||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до счетч ков и оперативных запоминающих устройств. |
|
|
|
|||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УДК 004.312(076.5) |
|
|
ББК 32.973.26-018.2я73 |
|
ISBN 978-985-543-161-0 |
© Тимошенко В. С., Байрак С. А., 2016 |
|
© УО «Белорусский государственный |
||
|
||
|
университет информатики |
|
|
и радиоэлектроники», 2016 |
2
СОДЕРЖАНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. Исследование работы логических элементов….4 |
|||||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. Исследование работы шифратора |
.................... |
7 |
|||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. Исследование работы дешифратора .............. |
10 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. Исследование работы мультиплексора ......... |
12 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. Исследование работы сумматора................... |
|
15 |
|||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6. Исследование работы цифрового |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
компаратора ............................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7. Исследование работы RS-триггера ................ |
20 |
||||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8. Исследование работы JK-триггера................. |
23 |
||||||||
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. Исследование работы D-триггера .................. |
|
27 |
|||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10. Исследование работы параллельного |
|
||||||||
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
регистра |
...................................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
31 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11. Исследов ние р боты регистра сдвига........ |
35 |
||||||||
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ ...РАБОТА №12. Исследование работы двоичного счетчика |
41 |
||||||||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13. Исслкдование работы оперативного |
|
||||||||
запоминающего ......................................................................................устройства |
|
|
|
|
|
44 |
|||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14. Исследование характеристик полевого |
|
||||||||
транзистора ................................................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
48 |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТАт№15. Исследование схем на основе |
|
|
|||||||
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
операционного .........................................................................................ус теляо |
|
|
|
|
|
55 |
|||
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16. Исследование характеристик аналоговых |
|
||||||||
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
компараторов ........................................................................................напряжения |
|
|
|
|
|
67 |
|||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложен ...........................................................е. Вспомогательные материалы |
|
|
|
75 |
|||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование работы цифровых логических элементов.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА |
|
|
Р |
||||||||
В состав лабораторного стенда входят: |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
базовый лабораторный стенд (рис. П.2); |
|
И |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
лабораторный модуль dLabl для исследования работы логических |
|||||||||||
|
элементов. |
|
|
|
|
|
|
У |
|
||
РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Г |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Подготовьте шаблон отчета в редакторе MS Word. |
|
|
|
||||||||
Установите лабораторный модуль dLabl на макетную плату лабораторной |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
станции NI ELVIS. Внешний вид модуля показан на рис. 1.1. |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.1. Внешний вид модуля dLabl для исследования работы |
||||||||||
и |
л |
|
логических элементов |
|
|
|
|||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Загрузбте файл dLab-l.vi. На экране появится изображение виртуального
прибора (ВП), необходимого для выполнения работы (рис. 1.2). Запустите программу, щелкнув левой кнопкой мыши на экранной кнопке RUN.
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
элемент |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.2. Лицевая пан ль BП лабораторной работы №1 |
|||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследование логического элемента НЕ |
|
|
|
|
||||||
1. Нажмите кнопку «Очис и ь аблицу и диаграмму». |
|
|
||||||||
2. Выберите логический |
|
НЕ. Для этого щелкните кнопкой мыши |
||||||||
на кнопке раскрыт |
списка |
элемента управления |
«Тип элемента». В |
|||||||
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
раскрывшемся сп ске выберите строку с надписью «НЕ». В левой части |
||||||||||
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рабочего окна появится |
условное графическое изображение логического |
|||||||||
элемента НЕ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Установите |
на |
входе |
«Х0» исследуемого |
логического элемента |
лог ческ й с гнал «0». Логический уровень изменяется при однократном
нажат с помощью |
манипулятора мышь |
на кнопку квадратной формы, |
|
расположеннуюи |
около |
входа логического |
элемента. При этом на кнопке |
отображается состояние входа («0» – синий цвет или «1» – оранжевый цвет). На |
|
индикатореБ |
круглой формы, расположенном около выхода логического |
элемента, будет отображено состояние выходного сигнала в соответствии с логической функцией исследуемого элемента.
4.Занесите логические состояния входа и выхода логического элемента НЕ
втаблицу истинности и на диаграмму состояний. Для этого нажмите кнопку «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму».
5
5. Установите на входе «Х0» исследуемого логического элемента логический сигнал «1» и с помощью кнопки «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму» занесите логические состояния входа и выхода логического элемента «НЕ» в таблицу истинности и на диаграмму состояний.
6. Скопируйте полученные таблицу истинности и диаграмму состояний в отчет. Сначала скопируйте таблицу истинности в буфер обмена, для чего
щелкните правой кнопкой мыши |
на изображении таблицы и выберите из |
||||
|
|
|
|
|
Р |
контекстного меню команду «Сору Data». Затем перейдите в редактор MS Word |
|||||
и вставьте изображение таблицы |
из буфера обмена на страницу отчета. |
||||
Повторите те же действия с диаграммой состояний. |
|
|
ИЛИ |
||
|
|
|
|
||
7. В отчете приведите схему реализации логической функции НЕ на основе |
|||||
базовых логических элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ. |
|
У |
|
||
|
|
Г |
|
|
|
Исследование логических элементов И, И-НЕ, |
|
, ИЛИ-НЕ, |
|||
Искл.ИЛИ |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1. Нажмите кнопку «Очистить таблицу и диаграмму». |
|
|
|||
2. Выберите логический элемент И. Для этого щелкните мышью на кнопке |
|||||
|
а |
|
|
|
|
раскрытия списка элемента управления «Тип элемента». |
В раскрывшемся |
списке выберите строку с надписью «И». В левой части рабочего окна появится |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
||
условное графическое изображение логичес ого элемента И. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
||
|
3. Установите на входах «Х0» и «X1» логического элемента значения |
||||||||||
сигналов, приведенные в первой стро |
табл. 1.1. |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
Таблица 1.1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Вход X1 |
|
|
Вход Х0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о1 |
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
и |
|
0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
4. |
Занесите ог ческие состояния входов и |
выходов дешифратора в |
||||||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
таблицу истинности и на диаграмму состояний. Для этого на лицевой панели |
|||||||||||
|
нажмите |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
BП |
|
|
кнопкул«Добавить состояние в таблицу н на диаграмму». |
||||||||
|
5. Повтор те пп. 3 и 4 для остальных строк табл. 1.1. |
||||||||||
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6. Скоп руйте полученные таблицу истинности и диаграмму состояний в |
||||||||||
отчет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
|
По таблице истинности и |
|
диаграмме |
состояний исследуемого |
логического элемента определите, какой логический сигнал является для него активным.
8.В отчете приведите схему реализации функции исследуемого логического элемента на основе базовых логических элементов 2И-НЕ и 2ИЛИНЕ.
9.Повторите пп. 1–8 для логических элементов И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, Искл.ИЛИ.
6
10. Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «Завершить работу».
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Что такое логическая переменная и логический сигнал? Какие значения они могут принимать?
Что такое логическая функция?
|
Назовите основные операции булевой алгебры. |
|
Р |
|||||
|
|
|||||||
Что такое таблица истинности? Приведите пример. |
И |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Что такое функционально полная система логических элементов? |
||||||||
Какие логические элементы составляют базовый набор? |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
Приведите условное обозначение операций И, ИЛИ, НE, -НЕ. |
||||||||
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ШИФРАТОРА |
|
||||
ЦЕЛЬ РАБОТЫ |
|
а |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
Исследование работы шифраторов. |
|
|
|
|
||||
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
В состав лабораторного ст нда входят: |
|
|
|
|||||
|
базовый лабораторный ст ндк(рис. П.2); |
|
|
|
||||
|
|
|
|
тчета |
|
|
|
|
лабораторный модуль dLab2 для исследования работы шифратора. |
||||||||
РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
Подготовьте шабл н |
в редакторе MS Word. |
|
|
|
||||
Установите лаб рат рный модуль dLab2 на макетную плату лабораторной |
||||||||
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
станции NI ELVIS. Внешной вид модуля показан на рис. 2.1. |
|
|
||||||
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.1. Внешний вид модуля dLab2 для исследования работы шифраторов
7
Загрузите файл dLab-2.vi. На экране появится изображение ВП, необходимого для выполнения работы (рис. 2.2). Запустите программу, щелкнув левой кнопкой мыши на экранной кнопке RUN.
1.Нажмите кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
2.Установите на входе «Е» шифратора логический сигнал «0», а на входах
«Х0», «X1», «Х2», «Х3», «Х4», «Х5», «Х6», и «Х7» – значения сигналов,
приведенные в первой строке табл. 2.1. Логический уровень изменяется при однократном нажатии с помощью манипулятора мышь на кнопкуРквадратной формы, расположенную около соответствующего входа. При этом на кнопке отображается состояние входа («0» – синий цвет или «1» – оранжевыйИцвет). На индикаторах круглой формы, расположенных около выходов «Y0», «Y1», «Y2», «G» и «ЕО» шифратора, будет отображено состояние выходныхУсигналов.Г
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
Рис. 2.2. Лицевая панель BП лабораторной работы №2 |
|||||||
|
|
3. Занесите логические состояния входов и выходов шифратора в таблицу истинности и на диаграмму состояний. Для этого на лицевой панели ВП нажмите кнопку «Добавить состояние в таблицу и на диаграмму».
4. Повторите пп. 2 и 3 для остальных строк табл. 2.1.
8
Таблица 2.1
Вход |
Вход |
Вход |
Вход |
Вход |
Вход |
|
Вход |
Вход |
|
Х7 |
Х6 |
Х5 |
Х4 |
Х3 |
Х2 |
|
X1 |
Х0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
5. Скопируйте полученные таблицу истинности и диаграмму состояний в |
отчет. Сначала скопируйте таблицу истинности в буфер обмена, для чего |
||
щелкните правой кнопкой мыши на изображенииГтаблицы и выберите из |
||
|
Затем |
|
контекстного меню команду «Сору Data». |
перейдите в редактор MS Word |
|
и вставьте изображение таблицы из буфераБобмена на страницу отчета. |
||
к |
|
|
Повторите те же действия с диаграммой состояний. |
||
е |
|
|
6. Установите на входе «Е» шифратора логический сигнал «1» и повторите исследование работы шифратора в соотв тствии с указаниями, приведенными в
пп. 1–5. |
|
|
|
7. |
По таблице истиннос и и временной диаграмме определите, какой |
||
|
|
входе |
|
логический сигнал на |
|
управления «Е» дешифратора является активным. |
|
8. |
По таблице |
|
с и и временной диаграмме определите, при каких |
|
истинн |
|
|
условиях активный н зк йтур вень появляется на выходах «GS» (групповой |
|||
|
л |
|
|
сигнал) и «ЕО» (разрешен |
от выхода). |
||
9. |
Проверьте, что сследуемый шифратор является приоритетным. Для |
этого снача а установите вход управления «Е» в состояние «0», а все информационные входы – в состояние «1». Затем переключите любые два
информац онных входа, например «Х6» и «Х3», в состояние «0». Определите, |
||
сопостав |
бв выходной сигнал шифратора с полученной ранее таблицей |
|
ист |
|
, какой вход из двух задействованных имеет больший приоритет. |
|
нности |
|
|
Выключите ВП, для чего нажмите на панели ВП кнопку «Завершить |
|
работу». |
|
|
Б |
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Какие логические функции выполняет шифратор?
Каково назначение шифратора? Приведите условное графическое обозначение шифратора.
Зачем нужен выход «групповой перенос» в шифраторе?
9
Каково назначение входов управления в шифраторе? Как влияет сигнал управления на выходные функции шифратора?
Какой шифратор называется приоритетным? Что это означает?
Как увеличить разрядность шифратора?
Для каких целей используются шифраторы?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ДЕШИФРАТО А
|
|
|
|
И |
|
ЦЕЛЬ РАБОТЫ |
|
|
|
|
Р |
Исследование работы дешифратора. |
|
Г |
|
||
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА |
|
У |
|
||
В состав лабораторного стенда входят: |
Б |
|
|||
|
|
||||
базовый лабораторный стенд (рис. П.2); |
|
|
лабораторный модуль dLab3 для исследования работы дешифратора.
РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Подготовьте шаблон отчета кв ред кторе MS Word. Установите
лабораторный модуль dLab3 на ма етную плату лабораторной станции |
|||||||
|
|
|
|
|
|
е |
нарис. 3.1. |
NI ELVIS. Внешний вид модуля показан |
|||||||
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
Б |
Рис. 3.1. Внешний вид модуля dLab3 для исследования работы |
||||||
|
дешифратора
Загрузите файл dLab-3.vi. На экране появится изображение ВП, необходимого для выполнения работы (рис. 3.2). Запустите программу, щелкнув левой кнопкой мыши на экранной кнопке RUN.
1. Нажмите кнопку «Очистить таблицу и диаграмму».
10