АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 Электроника және компьютерлік технологиялар кафедрасы

 

 

ЦИФРЛЫҚ ҚҰРЫЛҒЫЛАР ЖӘНЕ МИКРОПРОЦЕССОРЛАР

 

 

050704 – Есептеу техникасы және бағдарламалы камтамасыздандыру,

050719 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандықтарының

барлық оқу түрінің студенттері үшін

“Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар”

пәнінен зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік  нұсқаулар

 

 

Алматы 2008

ҚҰРАСТЫРУШЫ: О.Т.Шанаев. Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар. 050704 – Есептеу техникасы және бағдарламалы қамтамасыздандыру, 050719 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттері үшін “Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар” пәнінен зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік  нұсқаулар. – Алматы: 2008. – 41 б. 

 

Әдістемелік нұсқауларда цифрлық электрониканың элементтері мен құрылғыларының сипаттамаларын зерттеуге арналған зертханалық жұмыстардың түсініктемелері келтірілген. Бұл жұмыстардың орындалуы арқылы студенттердің “Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар” пәнінің бірінші бөлімінен алар білімінің түпнегізі қаланады. Келтірілген жұмыстар мамандардың квалификациялық сипаттамасы мен Мемлекеттік стандарттардың талаптарына және зертханалық жұмыстардың ұйымдастырылуы мен жүргізілуінің педагогикалық-психологиялық негіздеріне сай құрылған. Ұсынылған зертханалық жұмыстар Degem Systems фирмасының PU-2000 зертханалық қондырғысында іс жүзіндегі тәжірибе түрінде және онымен қатар Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі виртуалды тәжірибе түрінде орындалады.

Зертханалық жұмыстарға берілген әдістемелік нұсқаулар 050704, 050719 мамандықтарының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған. Бұл нұсқауларды өзге мамандықтарға жоспарланған осы сияқты пәндердің сәйкесті тақырыптарынан зертханалық жұмыстар ұйымдастыру үшін де пайдалануға болады.

 

Кіріспе

Зертханалық сабақтарға ұсынылған әдістемелік жетектемеде орындалу сипатының ерекшеліктеріне байланысты сәйкесті топтарға біріктірілген екі түрлі жұмыс тапсырмалары келтірілген. Тапсырмалардың бірінші тобы Degem Systems фирмасының PU-2000 зертханалық қондырғысында іс жүзіндегі тәжірибе түрінде орындалады, ал екінші тобы Electronics Workbench бағдарлама жүйесінде моделдеу арқылы орындалатын виртуалды тәжірибе түрінде жүзеге асырылады. Екінші түрдегі тапсырмалардың бір бөлігі студенттердің өздік жұмысына (СӨЖ) тапсырма ретінде беріледі. Зертханалық сабақтардың ұсынылған ұйымдастырылу әдістемесі автордың көптеген жылдық сабақ жүргізу барысында тексеріліп, уақыт тәжірибесінен өткен.

Оқу зерттелімінің әр түрде ұйымдастырылуы студенттерге цифрлық электрониканың элементтері мен құрылғыларының теориясынан тереңірек білім алуын қамтамасыз етеді және олардың болашақ жұмысына қажетті іс жүзіндегі және моделдеуші тәжірибелерді жүргізу қабілеттерін қалыптастыруға мүмкіндік туғызады. Оқу зерттелімдерінің іс жүзіндегі және виртуалды тәжірибе түрінде орындалуы зерттеу құралдарының жетпестік жағдайында да зертханалық сабақтарды ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Бұндай жағдайда оқу тобының студенттерінің жартысына тәжірибелердің іс жүзінде орындалатын бөлімін орындауды, ал екінші жартысына виртуалды зерттемелерді жүргізуді ұсынуға болады. Берілген тапсырма орындалғаннан кейін олар жұмыс орнын ауыстырады. Әдістемелік жетектемеде келтірілген Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі виртуалды зерттемелердің жүргізілуіне берілген тапсырмалар зертханалық сабақтарға қойылған мақсаттарға жетуге толық мүмкіндік береді, сондықтан қажетті жағдайда (мысалы, ешқандай зерттеу құралдарының жоқ кезінде) олардың өзін-ақ қолдануға мүмкіндік бар.

Орындалған оқу зерттемесі жөнінде студенттер сәйкесті жұмыс есептесімін дайындауы керек. Онда зерттеу сұлбалары, өлшенген және есептелген шамалар, тәжірибеден шығарылған және қосалқы сызбалар, зерттелуші элементтің немесе құрылғының анықталған (өлшенген және есептелген) параметрлері, орындалған тәжірибелердің нәтижелері жөнінде қорытындылар, СӨЖ тапсырмаларының орындалу нәтижелері және сұрақтарға қысқаша жауаптар болу керек.

 

1         №1 зертханалық жұмыс. Логикалық элементтер

1.1  Жұмыс мақсаты:

-       негізгі логикалық элементтердің кіріс және шығыс сигналдарының өзара тәуелділіктерін анықтау;

-       логикалық элементтердің кірістерінің санын ұлғайту тәсілдерін игеру;

-       цифрлық құрылғыларды зерттеуге қолданылатын әртүрлі тәсілдер мен құралдарды игеру.

1.2   Жұмыс тапсырмасы

1.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

1.2.1.1         EB-131 тақташасында орналастырылған NOT, AND, OR элементтерінің жұмыс логикасын зерттеңіз.

1.2.1.2         Логикалық AND және OR элементтерінің кірістерінің санын ұлғайту мүмкіндігін тексеріңіз.

1.2.1.3         EB-132 тақташасында орналастырылған NAND, NOR, XOR элементтерінің жұмыс логикасын зерттеңіз.

1.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

1.2.2.1         NOT, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR элементтерінің жұмыс логикасын зерттеңіз.

1.2.2.2         Оқытушының ұсынған логикалық элементінің микросхемасының жұмысын зерттеңіз.

1.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  EB-131 және EB-132 тақташалары;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

1.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

1.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет және қолданба ұсынылымдар

Логикалық элементтер – логикалық функцияларды іске асырушы құрылғылар. Олар құрамында біртекті бірнеше логикалық элемент болатын микросхема түрінде шығарылады.

Кіріспеде айтылғандай, зертханалық зерттеудің бірінші бөлімі құрамында бірнеше нақты микросхема бар әртүрлі тақтайшалар орналастырылатын, арнайы қондырғыда жүргізіледі. Бұл зертханалық жұмыстағы тәжірибелік зерттеулер бетінде элементтердің шартты-сызба белгілемелері мен олардың сәйкесті жалғаным шықпалары суреттелген (ал микросхемлардың өздері тақташаның көрінбейтін астыңғы жағында орналасқан), алмалы-салмалы  EB-131 және EB-132 тақташалары (1.1- және 1.2-суреттері) арқылы жүргізіледі. Олардың сәйкесті деңгей ауыстырғыштарымен (А, В, С) жалғануы жалғам сымдары мен жалғамалар арқылы іске асырылады. Тақташаларда әртүрлі зерттелімдерге мүмкіндік беретін, тиянақты жалғанымды сұлбалар орналастырылған.

1.1 Сурет

1.2 Сурет

Логикалық элементтің жұмыс сипатын зерттеудің ең қарапайым тәсілі – оның кірістеріне логикалық деңгейлердің әр алуан қисынын беріп, шығыс сигналының деңгейін бақылау. Логикалық элементтердің қасиеттерін анықтау үшін, яғни олардың ақиқаттық кестесін құру үшін тап осы тәсілді пайдаланамыз.

Зертханалық зерттеудің екінші бөлімі Electronics Workbench бағдарламалық жүйесінде моделдеу арқылы, яғни виртуалды тәжірибелерді жүзеге асыру арқылы жүргізіледі. Electronics Workbench бағдарламасына жан-жақты тәжірибелік зерттеулер жүргізуге мүмкіндік беретін аспап-құралдардың сан алуан түрі енгізілген. Олардың кейбіреуін біздің тәжірибелерімізде пайдаланамыз, демек, олардың қолданылу әдістемесін де игереміз.

Бірінші моделдеу тәжірибесінде біз қондырғыдағы тәжірибеде қолданылған тәсілді пайдаланамыз, яғни зерттелуші элементтердің кірістеріне ауыстырғыштар арқылы логикалық деңгейлердің әртүрлі қисынын беріп, олардың шығыс сигналының деңгейін бақылаймыз.

Элемент кірістеріне әртүрлі жиілікті тікбұрышты импульстер беріп, элементтің кіріс және шығыс сигналдарының уакыттық диаграммаларын логикалық талдауыш (Logic Analyzer) арқылы бақылап, салыстыру арқылы алдыңғы тәсілден көрнекілігі жоғарырақ болатын нәтиже алуға болады. Бұл тәсіл екінші моделдеу тәжірибесін (логикалық элементтің микросхемасын) жүргізуге ұсынылған. Бұл тәсілдерді игеру болашақ зерттеулерді ұйымдастыру негізін қалайды. Онда бұл тәсілдер зерттелуші құрылғылардың түріне және олардың басқару сигналдарының сипатына байланысты қолданылады.

Қолданымға ыңғайлылық тудыратын тағы бір құрал – жабылған қосалқы жеке сұлба (подсхема) құру. Бұндай қосалқы сұлбалардың бір ыңғайлылығы – олардың файлдан файлға көшіріп алынып, өзге тәжірибелерде қайталанып пайдаланылу мүмкіншілігі. Олардың тағы бір ұтымдылығы – көлемі жағынан үлкен сұлбаларды қызметіне байланысты біріктірілген бірнеше бөліктемелерден тұратын құрылым сұлбасы түрінде көрсету мүмкіншілігі. Әрине, бұл күрделі сұлбалардың көрнекілігін және түсініктілігін көтерітіні түсінікті. Бұл жұмыста, бірінші тәжірибе ретінде, қосалқы жеке сұлба түрінде логикалық деңгейлер көзін құру ұсынылған.

1.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

1.2.1.1-бапқа. Зертханалық қондырғыға EB-131 тақташасын орналастырып, NOT элементінің (1.3-сурет),  екікірісті AND (1.4-сурет) және OR элементтерінің (1.5-сурет)  кірістеріне ауыстырғыштар арқылы әртүрлі кернеу деңгейлерін беріп, F1 шығысындағы нәтижесін бақылау арқылы олардың жұмыс логикасын зерттеңіз. Осы және алдағы жүргізілетін қондырғыдағы зерттеулердің нәтижелерін 1.1-кестеге жазып алыңыз.

1.1 К е с т е

 

 

 

NOT А

AND

OR

NAND

NOR

XOR

A

B

C

F1

F1

F2

F1

F2

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.1.2-бапқа. Екі екікірісті элементті жалғау арқылы элемент кірісінің санын үшке дейін ұлғайту нәтижесін F2 шығысында бақылауға болады (1.4- және 1.5-сурет).

1.3 Сурет

1.4 Сурет

1.5 Сурет

1.2.1.3-бапқа. Зертханалық қондырғыға EB-132 тақташасын орналастырып, екікірісті NAND (1.6-сурет), NOR (1.7-сурет) және XOR (1.8-сурет) элементтерінің жұмыс логикасын зерттеңіз.

1.6 Сурет

1.7 Сурет

1.8 Сурет

1.2.2.1-бапқа. NOT элементін зерттеуге арналған, 1.9-суретте көрсетілген, сұлбаны жинап, оның кірісіне ауыстырғыш арқылы әртүрлі кернеу деңгейлерін беру арқылы бұл элементтің жұмыс логикасын зерттеңіз. Осы және алдағы жүргізілетін моделдеу зерттеулерінің нәтижелерін 1.2-кестеге жазып алыңыз.

1.9 Сурет

1.2 К е с т е

A

B

NOT А

AND

NAND

OR

NOR

XOR

XNOR

0

0

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

Алдағы тәжірибелерде зерттелетін құрылғылардың сұлбасын құруды тездету үшін және сәйкесті зерттеулерді жүргізу үшін қосалқы жеке сұлба түрінде біріктірілген әртүрлі құралдар пайдаланамыз. Сондай құралдардың біреуі ретінде қосалқы сұлба түрінде “0_1” атты логикалық деңгейлер көзін құрыңыз (1.10-сурет).

1.10 Сурет

Екікірісті логикалық элементтерді біріктіріп зерттеуге арналған сұлбаны жинап (1.11-сурет), ондағы элементтердің жұмыс логикасын зерттеңіз.

1.11 Сурет

1.2.2.2-бапқа. 1.12-суретте үшкірісті AND элементінің микросхемасын логикалық талдауыш арқылы (Logic Analyzer) зерттеу сұлбасы көрсетілген. Оқытушының ұсынған үшкірісті элементінің микросхемасы үшін осындай сұлба жинап, ондағы бір элементтің жұмысын талдаңыз. Талдау нәтижесін жұмыс есептемесіне көшіріп алыңыз.

1.12 Сурет

1.5   Сұрақтар

1. Зертханалық жұмыста зерттелген логикалық элементтердің жұмыс логикасын суреттеңіз.

2. AND және OR элементтерінің кірістерінің саны қалай ұлғайтылады?

3. NAND и NOR элементтерінің кірістерінің санын қалай ұлғайтуға болады?

4. Логикалық талдауыш арқылы зерттеу жүргізу тәсілін суреттеңіз.

2         №2 зертханалық жұмыс. Қиыстырма құрылғылар

2.1   Жұмыс мақсаты:

-       логика алгебрасының заңдары мен заңдылықтарын ұғу және түсіну;

-       қиыстырма құрылғыларды логикалық элементтердің негізінде құру әдістемесін игеру;

-       логикалық түрлендіргішпен жұмыс істеу әдістемесін игеру.

2.2   Жұмыс тапсырмасы

2.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

2.2.1.1         Алмалы-салмалы  EB-131 тақташасындағы қиыстырма құрылғылардың жұмыс логикасын зерттеңіз.

2.2.1.2         Алмалы-салмалы  EB-132 тақташасындағы қиыстырма құрылғылардың жұмыс логикасын зерттеңіз.

2.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

2.2.2.1         Оқытушының ұсынған кесте түрінде берілген функцияны базалық элементтер негізінде және NAND элементтері арқылы іске асыру сұлбаларын құрыңыз.

2.2.2.2         Қиыстырма құрылғыларды логикалық түрлендіргіш (Logic Converter) арқылы құру әдістемесін үйреніңіз.

2.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  EB-131 және EB-132 тақташалары;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

2.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

2.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет және қолданба ұсынылымдар

Шығыс сигналдары кіріс сигналдарымен ғана анықталатын құрылғылар қиыстырма құрылғылар деп аталады. Қиыстырма құрылғыларды құру ізбе-із істелетін келесі іс-әрекет кезеңдерінен тұрады:

-       құрылғы қызметін сөзбен, сөйлеммен суреттеу;

-       құрылғының ақиқаттық кестесін құру;

-       құрылғы қызметін логикалық өрнек арқылы суреттеу;

-       логикалық өрнекті қарапайым түрге келтіру;

-       құрылғының сұлбасын құру.

Бұл іс-әрекеттерді кесте түрінде берілген функцияны (2.1-кесте) мысал ретінде алып қарастыралық.

 

2.1 К е с т е

A

B

C

F

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

.

Берілген функцияның базалық элементтердің негізінде құрылған сұлбасы (зерттеуге қажетті қосымша элементтермен) 2.1-суретте, ал NAND элементтері құрылған сұлбасы 2.2-суретте көрсетілген.

2.1 Сурет

2.2 Сурет

Electronics Workbench бағдарламасына қиыстырма құрылғылардың сұлбасын құрудың барлық кезеңін өзі істеп бере алатын “логикалық түрлендіргіш” (Logic Converter) деп аталатын аспап енгізілген. 2.3-суретте сұлбаның логикалық түрлендіргіш арқылы құрылу кезеңдері орындалу тәртібі бойынша келтірілген.

2.3 Сурет

Қол астындағы сұлбаны зерттеу нәтижелері арқылы талдау кезінде құрылғының ақиқаттық кестесі құрылады да ол арқылы қажетті жағдайда логикалық өрнек анықталады.

2.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

Қондырғыда істелетін тәжірибелер тақтайшадағы сұлбаларды талдау түрінде орындалады.

2.2.1.1-бапқа. EB-131 тақтайшасын зертханалық қондырғыға орналастырып, 2.4-суретте көрсетілген сұлбаның жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.2-кестеге жазып алыңыз.

2.4 Сурет

 

2.2 К е с т е

A

B

C

F3

0

0

0

 

0

0

1

 

0

1

0

 

0

1

1

 

1

0

0

 

1

0

1

 

1

1

0

 

1

1

1

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының шығыс сигналын (F3) сипаттаушы логикалық өрнегін жазып, оны қарапайым түрге келтіріңіз. Бұл өрнектің зерттелген сұлбаға сәйкестігін тексеріңіз.

2.5-суретте көрсетілген сұлбаның жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.3-кестеге жазып алыңыз.

2.5 Сурет

2.3 К е с т е

A

B

C

F2

0

0

0

 

0

0

1

 

0

1

0

 

0

1

1

 

1

0

0

 

1

0

1

 

1

1

0

 

1

1

1

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының шығыс сигналын (F2) сипаттаушы логикалық өрнегін жазып, оны қарапайым түрге келтіріңіз. Бұл өрнектің зерттелген сұлбаға сәйкестігін тексеріңіз.

2.2.1.2-бапқа. EB-132 тақтайшасын зертханалық қондырғыға орналастырып, 2.6-суретте көрсетілген сұлбаның жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.4-кестеге жазып алыңыз.

2.6 Сурет

2.4 К е с т е

A

B

F3

0

0

 

0

1

 

1

0

 

1

1

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының шығыс сигналын (F3) сипаттаушы логикалық өрнегін жазып, оның зерттелген сұлбаға сәйкестігін тексеріңіз. Ол қандай элементтің қызметін орындайды?

2.7-суретте көрсетілген сұлбаның жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.5-кестеге жазып алыңыз.

2.7 Сурет

2.5 К е с т е

A

B

F3

0

0

 

0

1

 

1

0

 

1

1

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының шығыс сигналын (F3) сипаттаушы логикалық өрнегін жазып, оның зерттелген сұлбаға сәйкестігін тексеріңіз. Ол қандай элементтің қызметін орындайды?

2.8-суретте көрсетілген сұлбаның жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.6-кестеге жазып алыңыз.

2.8 Сурет

2.6 К е с т е

A

B

C

F2

0

0

0

 

0

0

1

 

0

1

0

 

0

1

1

 

1

0

0

 

1

0

1

 

1

1

0

 

1

1

1

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының шығыс сигналын (F2) сипаттаушы логикалық өрнегін жазып, оның зерттелген сұлбаға сәйкестігін тексеріңіз. Ол қандай элементтің қызметін орындайды?

2.9-көрсетілген компаратордың жұмыс логикасын зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 2.7-кестеге жазып алыңыз.

2.9 Сурет

2.7 К е с т е

A

B

F1

F2

F3

F4

F5

0

0

 

 

 

 

 

0

1

 

 

 

 

 

1

0

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

Құрылған ақиқаттық кестесі арқылы құрылғының әрбір шығыс сигналын (F1-F5) сипаттаушы логикалық өрнектерін жазыңыз. Бұл шығыстардағы сигналдардың мәндері қандай қызметтерге сәйкес келеді?

2.2.2.1-бапқа. 2.4.1-бапта келтірілген мысалдағы сияқты құру тәртібінің барлық іс-әрекет кезеңдерін ізбе-із орындап, 2.8-кестеде берілген құрылғылардың біреуінің (оқытушының ұсынған варианты бойынша), сұлбасын құрыңыз. Сұлбаға қосымша зерттеу элементтерін жалғап, оның жұмысын зерттеңіз.

2.8 К е с т е

A

B

C

F1

F2

F3

F4

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

2.2.2.2-бапқа. Алдыңғы бапта таңдалған құрылғының сұлбасын логикалық түрлендіргіш арқылы құрыңыз (жоғарыдағы мысалдағы сияқты).

2.5   Сұрақтар

1. Қондырғыдағы зерттелген сұлбалардың жұмыс логикасын түсіндіріңіз.

2. NAND және NOR элементтерінің қызметін базалық элементтер арқылы іске асыру мүмкіншілігін түсіндіріңіз.

3. Қиыстырма құрылғыларды құру тәртібін түсіндіріңіз.

4. Сұлбаны NAND элементтері арқылы құру үшін оның логикалық өрнегін қалай түрлендіру керек?

5. Қиыстырма құрылғылардың сұлбасын логикалық түрлендіргіш арқылы құру әдістемесін түсіндіріңіз.

6. Логикалық түрлендіргішті бірнеше шығысты қиыстырма құрылғылардың сұлбасын құруға бола ма? Болса, қалай?

3         №3 зертханалық жұмыс. Дешифраторлар мен мультиплексорлар

3.1   Жұмыс мақсаты

-       дешифратордың жұмыс принциптерін игеру;

-       мультиплексордың жұмыс режимдерін игеру;

-       логикалық функцияларды дешифратор негізінде іске асыру тәсілдерін игеру;

-       мультиплексор негізіндегі әмбебап логикалық модульді баптау (настройка) тәсілдерін игеру.

3.2   Жұмыс тапсырмасы

3.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

3.2.1.1         Дешифратордың жұмыс логикасын зерттеңіз.

3.2.1.2         Мультиплексордың жұмыс режимдерін зерттеңіз.

3.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

3.2.2.1         74138 дешифраторының жұмысын зерттеңіз.

3.2.2.2         74153 мультиплексорының жұмысын зерттеңіз.

3.2.2.3         Алдыңғы жұмыста логикалық элементтер арқылы құрылған құрылғының сұлбасын 74138 дешифраторы негізінде іске асырыңыз.

3.2.2.4         Алдыңғы жұмыста логикалық элементтер арқылы құрылған құрылғының сұлбасын 74153 мультиплексоры негізінде іске асырыңыз.

3.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  EB-134 және EB-132 тақташалары;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

3.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

3.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет және қолданба ұсынылымдар

Дешифратор – кірістеріне (бұл кірістері адрестік кірістер – A1, A0 деп аталады) берілген екілік кодтың мәніне байланысты шығысының (Q3 – Q0) біреуін жандандырушы құрылғы. Басқаша айтқанда, дешифратордың әрбір шығысы нақтылы екілік кодқа (адреске) сәйкес келеді. Демек, дешифратордың адрестік кірістерінің (n) мен шығыстарының (m) саны m = 2n байланысымен сипатталады. Дешифратор, әдетте, адрестік кірістерінен басқа бір немесе бірнеше қосымша кірістермен қамтамасыз етіледі; ондағы (олардағы) кернеу деңгейі дешифратордың жұмыс жағдайын анықтайды. Бұл кірістер басқару (EN, рұқсат беруші) кірістер деп аталады.

Дешифраторды логикалық функцияларды іске асыру үшін пайдалануға болады. Мұндай мүмкіндікті алдыңғы жұмыстағы мысал арқылы түсіндірелік. Құрылғының жұмысын сипаттаушы  логикалық өрнегін талдау арқылы бұл өрнек құрамындағы конъюнкциялардың дешифратордың жандандырылатын шығыстарына сәйкес келетінін байқаймыз. Демек, бұл функцияны іске асыру үшін дешифратордың сәйкесті шығыстарын бескірісті OR элементінің кірістеріне жалғау жеткілікті. Бұл тура шығысты  дешифраторға жарамды келеді. Бұл функцияны теріс шығысты  дешифратор негізінде іске асыру үшін логикалық өрнекті де Морган ережесі бойынша түрлендіру керек. Осындай түрлендіру нәтижесінде алынған  өрнегінен, бұл жағдайда NAND элементін пайдалану қажеттігін көреміз (3.1-сурет). Осындай тәсілмен жалғыз осы дешифратор негізінде тағы бірнеше функцияны іске асыруға болады.

3.1 Сурет

Мультиплексор кірістері қызметі жағынан басқарушы адрестік және информациялық кірістері деп аталатын үш топқа бөлінеді. Мультиплексор –информациялық кірістерінің біреуін адреске сәйкесті таңдап алып, ондағы сигналды шығысына жіберетін құрылғы. Демек, мультиплексордың адрестік кірістері (n) мен информациялық кірістерінің (m) саны m = 2n байланысымен сипатталады. Мультиплексор көбіне басқарушы екілік кодымен (адресімен) анықталатын, цифрлық сигналдарды бір жол арқылы әртүрлі уақыт мезеттерінде жіберетін ауыстырғыш ретінде пайдаланылады.

Мультиплексор негізінде, сан-алуан функцияларды іске асыра алатын әмбебап логикалық модуль (ӘЛМ) құруға болады. Әмбебап логикалық модульді баптау (настройка) тәсілдерін екі, үш және төрт айнымалы функцияларды 4-1 мультиплексорының негізінде іске асырылу мысалдары арқылы сипатталық (3.1 – 3.3-кестелер және 3.2 – 3.4-суреттер).

 

 

 

 

 

3.1 К е с т е

A

B

F1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

 

3.2 Сурет

 

3.2 К е с т е

A

B

C

F

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

 

3.3 Сурет

 

3.3 К е с т е

A

B

C

D

F

A

B

C

D

F

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

 

3.4 Сурет

3.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

Зертханалық жұмыстың іс жүзінде істелетін бөлімі зерттелетін дешифратор мен мультиплексор орналасқан, EB-134 тақташасында орындалады (3.5-сурет).

3.5 Сурет

3.2.1.1-бапқа. Зертханалық қондырғыға EB-134 тақташасын орналастырып, дешифратор жұмысын зерттеуге қажетті жалғанымдарды қойыңыз (3.6-сурет). Санауыш 1 мұнда параллель енгізілмелі сақтау регистрі ретінде пайдаланылып, дешифраторға адрестік кодын (22 à A1, 21 à A0) және басқару сигналын (20 à EN) беру үшін қолданылады. Бұл жалғанымдар тақташа ішінде бастан орналастырылған. Дешифратордың шығыс сигналдарының деңгейін бақылау үшін EB-132 тақташасында орналасқан жарық диодтары пайдаланылады. Бұл үшін EB-132 тақташасын негізгі қондырғының жанына орналастырып, онымен қоректендірілуі бойынша біріктіру керек.

3.6 Сурет

Санауышқа енгізілетін екілік сан сәйкесті ауыстырғыштар арқылы қойылады да, Е ауыстырғышынан берілетін  сигналымен бекітіледі.

Санауыштағы санды, демек, дешифратордың кіріс сигналдарының (адрестік код пен басқару сигналдарының) деңгейін өзгерте отырып, дешифратордың ақиқаттық кестесін құрыңыз (3.4-кесте).

3.4 К е с т е

E (20)

A1 (22)

A0 (21)

Q3

Q2

Q1

Q0

0

0

0

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

0

1

0

 

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

1

0

0

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

3.2.1.2-бапқа. Мультиплексор жұмысын зерттеуге арналған жалғанымдарды қойыңыз (3.7-сурет). Санауыш 1 бұнда мультиплексорға адрестік кодын (22 à A1, 21 à A0) беру үшін қолданылады. Бұл жалғанымдар тақташа ішінде бастан орналастырылған. Мультиплексор шығысын жандандыру үшін оның рұқсаттық кірісі (EN) “жер сымына” жалғану керек.

3.7 Сурет

Адрес кодының әр мәнінде мультиплексордың информациялық кірістеріндегі сигнал деңгейін өзгерте отырып, оның шығыс сигналының деңгейін бақылап, бақылау нәтижелерін 3.5-кестеге жазып алыңыз.

 

 

 

3.5 К е с т е

A1 (22)

A0 (21)

OUT

0

0

 

0

1

 

1

0

 

1

1

 

3.2.2.1-бапқа. 74138 дешифраторының  жұмысын 3.8-суреттегі сұлба арқылы зерттеңіз. Мұнда дешифратордың  адрестік кодын беру үшін санауыш пайдаланылады. Ол зерттеу тақырыбына қатысы жоқ қосалқы құрал болғандықтан, бұнда нақтылы санауыш микросхемасы емес, оның шартты белгісі пайдаланылған. XOR мен NOT элементтері арқылы құрылған сұлба бөлігі – түйменің әрбір басылымында жеке-дара импульс тудыратын құрылғы. Оны келесі тәжірибелерде пайдалану үшін жеке сұлба түрінде (мысалы, “Pulse” атымен) біріктірген дұрыс.

3.8 Сурет

3.2.2.2-бапқа. 74153 жұмысын логикалық талдауыш арқылы зерттеңіз (3.9-сурет). Мұнда санауыш 1 мультиплексорға информациялық сигналдар беруге, ал санауыш 2 адрестік код пен рұқсаттық сигналын беруге пайдаланылады.

3.2.2.3 және 3.2.2.4-баптарға. 3.6-кестеде кесте түрінде берілген құрылғылардың біреуінің (оқытушының ұсынған варианты бойынша) сұлбасын 74138 дешифраторы негізінде және 74153 мультиплексоры негізінде құрыңыз. Құрылған сұлбаларды зерттеу элементтерімен толтырып, олардың жұмысын талдаңыз.

Бұл тапсырмаларды өздік жұмыс ретінде сабақтан тыс уақытта орындауға болады. Ол үшін 3.4.1-баптағы мысалдарды қарастырып, түсініп алу керек. Құрылған сұлбаларды және олардың тексерілу нәтижелерін жұмыс есептемесінде келтіру керек.

3.9 Сурет

3.6 К е с т е

A

B

C

F1

F2

F3

F4

0

0

0

1

0

1

0

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

3.5   Сұрақтар

1. Дешифратордың жұмыс принциптерін түсіндіріңіз.

2. Логикалық элементтер арқылы оқытушының берген сипаттамаларына сәйкесті дешифратор сұлбасын құрыңыз.

3. Мультиплексордың жұмыс режимдерін түсіндіріңіз.

4. Логикалық элементтер мен дешифратор арқылы мультиплексор сұлбасын құрыңыз.

5. Іске асырылатын функцияның айнымалыларының саны мультиплексордың адрестік кірістерінің санына тең кезіндегі әмбебап логикалық модулін баптау (настройка) тәсілін түсіндіріңіз.

6. Іске асырылатын функцияның айнымалыларының саны мультиплексордың адрестік кірістерінің санынан артық кезіндегі әмбебап логикалық модулін баптау (настройка) тәсілін түсіндіріңіз.


4         №4 зертханалық жұмыс. Триггерлер

4.1   Жұмыс мақсаты:

-       асинхронды триггерлердің құрылу принциптері мен жұмыс режимдерін игеру;

-       статикалы басқарылатын синхронды триггерлердің құрылу принциптері мен жұмыс режимдерін игеру;

-       динамикалы басқарылатын синхронды триггерлердің жұмыс режимдерін игеру.

4.2   Жұмыс тапсырмасы

4.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

4.2.1.1         NOR және NAND элементтері құрылған асинхронды RS-триггерлердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.2.1.2         D-триггердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.2.1.3         JK-триггердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

4.2.2.1         NAND элементтері синхронды RS-триггердің сұлбасын құрып, оның жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.2.2.2         D-триггердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.2.2.3         D-триггердің санау режиміндегі жұмысын зерттеңіз.

4.2.2.4         JK-триггердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  EB-133 тақташасы;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

4.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

4.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет және қолданба ұсынылымдар

Триггерлер – екі тиянақты жағдайы бар, бір разрядты екілік сан сақтауға арналған құрылғылар. Жұмыс принципіне қарай олар асинхронды және синхронды болып ажыратылады. Триггердің жұмысын синхрондау синхросигналдың деңгейімен немесе ауытқуымен іске асырылады. Бұған сәйкесті триггерлер статикалы және динамикалы басқарылатын болып ажыратылады.

4.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

4.2.1.1-бапқа. Зертханалық қондырғыға EB-133 тақтайшасын орналастырып, ондағы NOR және NAND элементтері арқылы құрылған асинхронды RS-триггерлердің кірістерін кіріс сигналдарының деңгей ауыстырғыштарына жалғаңыз (4.1-сурет). Кіріс сигналдарының деңгейін 4.1-кестеде келтірілген тәртіппен өзгерте отырып, бұл триггерлердің жұмыс режимдерін зерттеңіз.

4.1 Сурет

4.1 К е с т е

NOR элементтері арқылы

NAND элементтері арқылы

A (  )

B (  )

F1 (Q)

F2 (Q’)

режим

A (  )

B (  )

F1 (Q)

F2 (Q’)

режим

1

0

 

 

 

0

1

 

 

 

0

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

0

0

 

 

 

0

0

 

 

 

1

1

 

 

 

1

1

 

 

 

0

0

 

 

 

0

0

 

 

 

1

1

 

 

 

Алынған нәтижелерді талдау арқылы зерттелген триггерлердің кіріс сигналдарына сәйкесті жұмыс режимдерін жазыңыз және кірістерінің аталымдарын (R, S) анықтап, оларды ауыстырғыш аталымдарының жанындағы жақша ішінде белгілеңіз. Зерттелген триггерлердің жұмыс режимдерін қысқа түрдегі кесте арқылы көрсетіңіз.

  

4.2.1.2-бапқа. D-триггерді зерттеуге қажетті жалғанымдарды қойыңыз (4.2-сурет).

4.2 Сурет

D1 триггерінің информациялық кірісіне А ауыстырғышы арқылы әртүрлі кернеу деңгейін қойып, CLK кірісіндегі сигнал деңгейін өзгертіңіз. Триггер жағдайының өзгерісінің CLK кірісіндегі сигналдың қай бағытта ауысқан кезінде болатынына көңіл аударып, оны белгілеп қойыңыз. Бақылау нәтижелерін 4.2-кестеге жазып алыңыз.

4.2 К е с т е

R

S

CLK

A (D1)

Q1

(Q1)’

режим

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

Сәйкесті ауыстырғыштар арқылы триггердің R және S кірістеріндегі сигнал деңгейінің оның жағдайына әсерін зерттеңіз.

4.2.1.3-бапқа. JK- триггерін зерттеуге қажетті жалғанымдарды қойыңыз (4.3-сурет).

4.3 Сурет

Триггердің A және B кірістеріне әр түрлі сигнал жинақтарын қойып, CLK кірісіндегі сигнал деңгейін өзгертіңіз. Триггер жағдайының өзгерісінің CLK кірісіндегі сигналдың қай бағытта ауысқан кезінде болатынына көңіл аударып, оны белгілеп қойыңыз. Бақылау нәтижелерін 4.3-кестеге жазып алыңыз.

 

4.3 К е с т е

CLK

A (  )

B (  )

Q1

(Q1)’

режим

 

0

0

 

 

 

0

1

 

 

 

1

0

 

 

 

1

1

 

 

 

Триггер жағдайына оның S кірісіндегі сигнал деңгейінің әсерін сәйкесті ауыстырғыш арқылы зерттеңіз.

Алынған нәтижелерді талдау арқылы триггердің кіріс сигналдарына сәйкесті жұмыс режимдерін жазыңыз және кірістерінің аталымдарын (J, K) анықтап, оларды ауыстырғыш аталымдарының жанындағы жақша ішінде белгілеңіз.

4.2.2.1-бапқа. NAND элементтері арқылы синхронды RS-триггердің сұлбасын құрып (рисунок 4.4), оның жұмыс режимдерін зерттеңіз. Зерттеу нәтижелерін 4.4-кестеге жазып алыңыз.

4.4 Сурет

4.4 К е с т е

C

S

R

Q

Q’

C

S

R

Q

Q’

0

0

0

 

 

1

0

0

 

 

0

0

1

 

 

1

0

1

 

 

0

1

0

 

 

1

1

0

 

 

0

1

1

 

 

1

1

1

 

 

  

4.2.2.2-бапқа. 7474 микросхемасындағы D-триггердің біреуінің жұмыс режимдерін логикалық талдауыш арқылы зерттеңіз (4.5-сурет).

4.5 Сурет

Талдау басында R және S ауыстырғыштары бірлік жағдайға қойылу керек. Талдау барысында тез қимыл арқылы ауыстырғыштарға сәйкестендірілген түймелердің біреуін екі рет басып, триггердің бірге қойылуын және тазартылуын жүзеге асырыңыз.  Талдауыш арқылы алынған нәтижені жұмыс есептесіміне көшіріп алыңыз.

4.2.2.3-бапқа. D-триггерді санау режимінде пайдалану үшін оның теріс шығысын информациялық кірісіне тұйықтау керек (4.6-сурет). Бұл құрылғының жұмысын талдап, талдау нәтижесін көшіріп алыңыз.

4.6 Сурет

4.2.2.4-бапқа. 7474 JK-триггерінің (4.7-сурет) жұмысын талдап, талдау нәтижесін көшіріп алыңыз.

4.7 Сурет

4.5   Сұрақтар

1. Тура кірісті асинхронды RS-триггердің құрылымын және жұмыс режимдерін түсіндіріңіз.

2. Теріс кірісті асинхронды RS-триггердің құрылымын және жұмыс режимдерін түсіндіріңіз.

3. NAND элементтері арқылы тура кірісті асинхронды RS-триггердің сұлбасын құрыңыз.

4. Статикалы басқарылушы синхронды RS-триггердің құрылымын және жұмыс режимдерін түсіндіріңіз.

5. Триггердің статикалы және динамикалы басқарылуының айырмашылығы қандай?

6. D-триггерді санау триггері ретінде қалай пайдалануға болады?

7. JK-триггерді санау триггері ретінде қалай пайдалануға болады?

8. D- және JK-триггерлерінің микросхемаларының R және S кірістеріндегі сигналдар қандай қызмет атқарады?

5         №5 зертханалық жұмыс. Тізбектеме құрылғылар

5.1   Жұмыс мақсаты:

-       регистрлерге информацияны әртүрлі енгізу режимдерін игеру;

-       тура және кері санауыштардың құрылым ерекшеліктерін және жұмыс принциптерін игеру;

-       санауыштың санау модулін құрылымдық өзгерту принциптерін игеру;

-       айналма санауыштың құрылым принциптерін игеру;

-       синхросигналдарды қалыптастыру принципін игеру.

5.2   Жұмыс тапсырмасы

5.2.1     Degem Systems қондырғысындағы зерттемелер

5.2.1.1         Регистрлерге информацияны ізбе-із және параллель енгізу режимдерін зерттеу керек.

5.2.1.2         Асинхронды тура және кері санауыштың жұмысын зерттеу керек.

5.2.1.3         Импульс қалыптастырғышының жұмысын зерттеу керек.

5.2.1.4         Айналма санауыштың жұмысын зерттеу керек.

5.2.2     Electronics Workbench моделдеу жүйесіндегі зерттемелер

5.2.2.1         Екілік санауыштың жұмыс принциптерін және оның санау модулін құрылымдық өзгерту мүмкіншіліктерін зерттеу керек.

5.2.2.2         Аударылма санауыштың жұмыс режимдерін зерттеу керек.

5.2.2.3         Әмбебап регистрдің жұмыс режимдерін зерттеу керек.

5.3   Жұмыс орнының құрал-саймандары:

-       зертханалық қондырғы PU-2000;

-       алмалы-салмалы  EB-133 тақташасы;

-       жалғам сымдары мен жалғамалар;

-       Electronics Workbench бағдарламасы енгізілген компьютер.

5.4   Жұмыс орындалуына әдістемелік нұсқаулар

5.4.1     Теориядан қысқаша мәлімет және қолданба ұсынылымдар

Тізбектеме құрылғылар – шығыс сигналдары кіріс сигналдарымен қатар олардың алдыңғы жағдайларымен анықталатын құрылғылар, яғни олар  жадылы құрылғылар. Олардың ішіндегі аса кең пайдаланылатындары – регистрлер мен санауыштар.

Регистрлер – көпразрядты сөз сақтауға арналған құрылғылар. Регистрлерді кез келген триггерлер (мысалы, D-триггерлер) арқылы құруға болады. Информацияның енгізілу тәсіліне байланысты регистрлер ізбе-із енгізуші (ығыстыру регистрі) және параллель енгізуші болып ажыратылады. Бірінші жағдайда көпразрядты информация бірінші триггердің кірісіне разрядтары бойынша бір-бірлеп беріледі де, келесі триггерлердің кірістеріне информация алдыңғы триггердің шығысынан түседі. Кіріс информацияларының сәйкесті триггерлерге жазылуы барлық триггерге қатар берілетін синхросигналмен жүзеге асырылады. Демек, регистрге төртразрядты сөзді ізбе-із енгізу төрт синхросигнал беру арқылы орындалады. Екінші жағдайда информацияның әрбір биті сәйкесті триггер кірісіне беріледі де, оларды жазу жалғыз синхросигналмен жүзеге асырылады.

Зертханалық сабақтың екінші бөлімінде (параллель енгізу, солға және оңға ығыстыру, сақтау режимдері қамтылған) әмбебап регистрдің жұмыс режимдерін зерттеу ұсынылған.

Санауыштар – кірісіне түскен импульстерді санауға арналған құрылғылар. Санауыш жағдайының өзгеруі импульстердің тура немесе теріс ауытқуымен іске асырылады. Санауыштар санау триггерлері арқылы құрылады. D-триггерді санау режимінде пайдалану үшін оның теріс шығысын информациялық кірісіне тұйықтау керектігін, ал JK-триггерлердің санау режимі олардың информациялық кірістерінде бірлік деңгей ұстау арқылы жүзеге асырылатынын еске түсіреміз.

EWb бағдарламасындағы микросхемалар жинағында  бір-бірінен ажыратылған бірразрядты және үшразрядты санауыштардан тұратын 7493 екілік санауышы бар. Бұл санауышты алдағы тәжірибелерде төртразрядты екілік информация көзі ретінде қолдану үшін оған генератор жалғап, жеке сұлба түрінде жауып, пайдаланған дұрыс.

74169 аударылма санауышын тура немесе кері санауыш ретінде пайдалануға болады, бұнымен қатар оның параллель енгізу мүмкіншілігі де бар.

Тізбектеме құрылғылардың зерттеуге ұсынылған тағы бір түрі – басқару құрылғыларында пайдаланылатын, синхросигналдар қалыптастырғышы. Олардың негізгі қызметі – алдын ала анықталған нақтылы тәртіппен импульстер (синхросигналдар) қалыптастыру.

5.4.2     Жұмыс тапсырмасының орындалу тәртібі

5.2.1.1-бапқа. Зертханалық қондырғыға EB-133 тақташасын орналастырып, ығыстыру регистрін зерттеуге қажетті жалғанымдарды қойыңыз (5.1-сурет). B және C ауыстырғыштарын “1” жағдайына қойыңыз.  

A ауыстырғышын “0” жағдайына қойып, төрт триггердің бәрін де тазарту үшін бірнеше синхроимпульс беріңіз.

Регистр кірісіне ең үлкен разрядынан бастап бит мәндерін бір-бірлеп қойып және олардың әрбіреуін қойғаннан кейін синхросигнал беру арқылы регистрге 1101 санын жазыңыз.

 

5.1 Сурет

Информацияны регистрге параллель енгізу тәртібін зерттеу үшін регистрдің A, B, C, D және CLK шықпаларына 5.2-суретте көрсетілгендей бес сым жалғаңыз. Нәтижесінде ауыстырғыштардың сәйкесті регистр шықпаларына қосылуы іске асырылады.

5.2 Сурет

A, B, C, D ауыстырғыштары арқылы регистрдің информациялық кірістерінде  нақтылы екілік код қойып, CLK ауыстырғышынан берілген сигнал арқылы регистрге бекітіңіз. Информацияның регистрге жазылуы CLK ауыстырғышының қай бағытқа ауысуы кезінде болғанына көңіл аударыңыз.

5.2.1.2-бапқа. JK-триггерлері арқылы құрылған үшразрядты асинхронды тура санауыштың сұлбасын  қамтамасыз етуші жалғанымдар қойыңыз (5.3-сурет). A, B және C ауыстырғыштары арқылы бірінші триггердің кіріс сигналдарын ол санау режимінде тұратындай етіп, яғни A = B = C = 1 қойыңыз.

5.3 Сурет

CLK ауыстырғышы арқылы синхрондау сигналдарын беріп, триггерлердің жағдайын 5.1-кестеге жазып алыңыз. Триггерлердің жағдайының өзгеруі CLK ауыстырғышының қай бағытқа ауысуы кезінде болғанына көңіл аударыңыз.

5.1 К е с т е

CLK

Q3

Q2

Q1

 

CLK

Q3

Q2

Q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Асинхронды санауыштың сұлбасын санау процесі алдын ала анықталған санда тоқтайтын етіп өзгертіңіз (5.4-сурет).

5.4 Сурет

CLK ауыстырғышы арқылы синхрондау сигналдарын беріп, триггерлердің жағдайын 5.2-кестеге жазып алыңыз.

5.2 К е с т е

CLK

Q3

Q2

Q1

 

CLK

Q3

Q2

Q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алынған нәтижелер арқылы бұл санауыштың жұмыс сипаты жөнінде қорытынды шығарыңыз.

JK-триггерлері арқылы құрылған үшразрядты асинхронды кері санауыштың сұлбасын  жинаңыз (5.5-сурет).

5.5 Сурет

CLK ауыстырғышы арқылы синхрондау сигналын өзгертіп, триггерлердің жағдайын 5.3-кестеге жазып алыңыз.

5.3 К е с т е

CLK

Q3

Q2

Q1

 

CLK

Q3

Q2

Q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.1.3-бапқа. 5.6-суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Бұл сұлба – D-триггерлері арқылы құрылған, әр түрлі 15 жағдайы бар импульстер тізбесін тудыратын синхрондаушы тізбек.

5.6 Сурет

A ауыстырғышын “0” жағдайына, ал B және C ауыстырғыштарын “1” жағдайына қойыңыз. Төрт триггердің бәрін де тазарту үшін бірнеше синхроимпульс беріңіз.

A ауыстырғышын “1” жағдайына қойып, одан кейін бірінші триггерді “1” жағдайына қою үшін бір синхроимпульс беріңіз. А сымын ажыратып, оны 9 элементінің шықпасына қосыңыз. Бұл тізбек D-триггерлердің CLK кірістеріне берілетін сигналдар арқылы олардың шығыс жағдайын синхронды өзгертеді.

CLK ауыстырғышы арқылы синхрондаушы кірістегі жағдайды өзгерте отырып, құрылғы жағдайларының кестесін толтырыңыз (5.4-кесте).

5.4 К е с т е

№

Q4

Q3

Q2

Q1

 

№

Q4

Q3

Q2

Q1

1

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

19

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

Алынған деректер арқылы құрылғының уақыттық диаграммаларын салыңыз (5.7-сурет). Салынған уақыттық диаграммаларды қарастырып, оны шығыс сигналдарының Q синхроимпульстің маңдайшасында (көтерілуі кезінде) ғана өзгеретініне көңіл аударыңыз.

5.7 Сурет

5.2.1.4-бапқа. Келесі тәжірибеге кірісу үшін сұлбаны 5.6-суретте көрсетілген бастапқы жағдайына қайтарыңыз. A ауыстырғышын “0” жағдайына, ал B және C ауыстырғыштарын “1” жағдайына қойыңыз. Төрт триггердің бәрін де тазарту үшін бірнеше синхроимпульс беріңіз. A кірісінен сымды ажыратып, 5.8-суретте көрсетілгендей кері байланыс сымын қосыңыз (Q4 шығысы мен D1 кірісінің арасына). Бұл  тізбек бірінші триггерге берілген информациялық импульстерді әрбір түскен синхрондау импульстері арқылы айналымға жіберіп отырады. Соңғы триггер сигналды біріншісіне жібереді –бұл тізбектің “айналма санауыш” деп аталуы да осыған байланысты.

5.8 Сурет

Бір мезетке B ауыстырғышын “0” жағдайына қойыңыз да, бірден оны “1” жағдайына кері ауыстырыңыз. Синхрондаушы кірісіндегі жағдайды өзгерту үшін CLK ауыстырғышын пайдаланып, құрылғы жағдайының кестесін толтырыңыз (5.5-кесте).

5.5 К е с т е

№

Q4

Q3

Q2

Q1

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

Алынған деректер арқылы құрылғының уақыттық диаграммаларын салыңыз (5.9-сурет).

5.9 Сурет

5.2.2.1-бапқа. 5.10-суреттегі сұлбаны жинаңыз. С түймесі арқылы тактілік сигналдар беріп, санауыштың жұмысын зерттеңіз. Триггердің R01 және R02 шықпаларындағы сигналдардың қызметін тексеріңіз.

 

5.10 Сурет

Келесі тәжірибелерде дерек көзі ретінде пайдалану үшін санауышты жиілігі 1 Hz генератормен біріктіріп, “Data” жеке сұлбасын құрыңыз (5.11-сурет).

5.11 Сурет

5.12-суретте көрсетілген санауыштың санау модулін тексеріңіз.

5.12 Сурет

К п.5.2.2.2. 74169 аударылма санауышының жұмыс режимдерін зерттеуге арналған сұлбаны жинап (5.13-сурет), оның жұмыс режимдерін зерттеңіз.

5.13 Сурет

5.2.2.2-бапқа. 74194 әмбебап регистрін зерттеуге арналған сұлбаны жинаңыз (5.14-сурет). Оның жұмыс режимдерін зерттеңіз.

5.14 Сурет

5.5   Сұрақтар

1. Регистрге информацияны ізбе-із енгізу принциптерін түсіндіріңіз.

2. Регистрге информацияны параллель енгізу принциптерін түсіндіріңіз.

3. Санау модулі 13 болатын санауышты қалай құруға болады?

4. Құрылымы жағынан тура және кері санауыштардың айырмашылығы қандай?

5. Синхроимпульстер қалыптастырғышының жұмыс принциптерін түсіндіріңіз.

 

Әдебиеттер тізімі

1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

2. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных устройств. Цифровые устройства. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.

3. Сугано Т. Дж., Уидмер Н. С. Цифровые системы. Теория и практика: Пер. с англ. – М.: Издательский дом “Вильямс”, 2004.

4. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника / Под ред. О.П. Глудкина. – М.: Радио и связь, 2003.

5. Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с. англ. – М.: Мир, 1988.

6. Шанаев О.Т. Electronic Workbench моделдеу жүйесі / қазақ және орыс тілдерінде. – Алматы, 2003.

Мазмұны

Кіріспе. 3

1   №1 зертханалық жұмыс. Логикалық элементтер. 4

2   №2 зертханалық жұмыс. Қиыстырма құрылғылар. 10

3   №3 зертханалық жұмыс. Дешифраторлар мен мультиплексорлар. 17

4   №4 зертханалық жұмыс. Триггерлер. 24

5   №5 зертханалық жұмыс. Тізбектеме құрылғылар. 30

Әдебиеттер тізімі 39