Коммериялық емес акционерлық  қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

«Электроника» кафедрасы 

 

 

 

ЭЛЕКТРОНИКА. ЦИФРЛЫҚ  ҚҰРЫЛҒЫЛАР 

5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау 

 

 

Алматы 2011 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Т.М.Жолшараева, Ұ.Қ.Дегембаева. Электроника. Цифрлық құрылғылар. 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау  – Алматы: АЭжБУ, 2011–45 б. 

 

Әдістемелік жазбада қысқаша анықтамалар қарастырылып, зерттеулерді орындауға тапсырмалары бар зертханалық жұмыстардың Electronics Workbench схемотехникалық моделдеулері: логикалық сұлбалардың комбинациялық синтезі, дешифраторлар, тригеррлермен, есептеуіштер мазмұндалған.

Әдістемелік жазба 5В070200 – Автоматтандыру және басқару мамандығы бойынша барлық оқу түрінің студенттері үшін зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау

 

Без.35, кесте. 16, әдеб. көрсеткіші. – 3 атау. 

 

Пікір беруші: тех.ғыл.канд., проф. Хисаров Б.Д.

 

 «Алматы энергетика және байланыс университеті» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

© «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2011 ж.

 

Кіріспе 

Берілген әдістемелік нұсқаулар Electronics Workbench схемотехникалық модельдеу көмегімен орындалатын зертханалық жұмыстарды орындауға және 5В070200 – Автоматтандыру  және басқару мамандығы бойынша оқитын студенттерге арналған «Электроника» курсының зертханалық сабақтарының екінші бөлімі болаһып табылады.

Схемотехникалық модельдеу көмегімен цифрлық радиоэлектрондық құрылғылардың логикалық элементтерін зерттеу, аралас логикалық сұлбаларды синтездеу, дешифраторларды, триггерлер мен санауыштарды зерттеуге арналған зертханалық жұмыстар қарастырылады. 

Зертханалық жұмыстардың негізгі мақсаты-көрсетілген құрылғылардың іс – әрекет принциптерінен теориялық білімдерді бекіту және оларды модельдеуді меңгеру. Зертханалық жұмысты орындау 3 деңгейден тұрады: сабаққа дайындық кезінде алдын –ала берілген тапсырмаларды орындау, сабақ уақытысында жұмыс тапсырмаларын орындау, есеп беруді дайындау және жасалынған жұмысты қорғау.

Алдын–ала берілген тапсырма тақырып бойынша теориялық материалдарды өңдеуден және бақылау сұрақтарына жауап беруден тұрады.

Жұмыс тапсырмасы электрондық сұлбаны жинау, цифрлық құрылғылардың жұмыс принципін зерттеу, шынайылық кестесін толтыру және уақыттық диаграммалар тұрғызуды қарастырады.

Жасалынған жұмыстың есебін беру:

-     жұмыс мақсаты және тапсырмасынан;

-     зерттелінетін микросұлбалардың анықтамалық мәліметтерінен;

-     зерттелінетін приципиялды сұлбалардан;

-     кестелерден;

-     уақыттық диаграммалардан;

-     жасалынған жұмыс бойынша қорытындыдан тұруы қажет.

Жасалынған жұмыс және безендірілген есеп беру оқытушыға қорғалады.

  

1 Electronics Workbench бағдарламасы жайлы қысқаша мәлімет

 

1.1   Electronics Workbench бағдарламасының интерфейсі

 

Electronics Workbench бағдарламасы зерттеушінің нақты жұмыс орнын – нақты уақыт масштабымен жұмыс істейтін өлшеуіш құралдардан жасақтандырылған радиоэлектрондық зертхананы бейнелейді.

Бағдарлама көмегімен оңай және қиын электрондық құрылғыларды зеттеуге, құруға, модельдеуге болады.

Бағдарламаның негізгі терезесі 1.1 – суретте көрсетілген. Бағдарламада тұтынушының стандартты терезелік интерфейсі бар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Сурет

 

Команда мәзірінің терезесі бағдарламаның негізгі терезесінің жоғарғы бөлігінде орналасқан. Ережеге сай бағдарламамен жұмыс File мәзірінің пунктісін таңдаудан және радиоэлектрондық құрылғының типтік сұлбасы сипатталған мысалдар дестесінен (...\Samples) бір файлды жуктекден басталады. Мысалы, 1.1 – суретте УНЧ (файл с10_010) сұлбасы көрсетілген.

Сұлба терезесі бағдарлама терезесінің негізгі орталық аумағын алып тұрады. Бұл терезеде радиоэлементтер мен байланыстырушы сымдарды қолланып, электрлік тізбектерді құрады және түзетеді. Бұл терезеде (1.1 –суретті қара) осциллограф және функционалды генератор қосылған транзисторлы УНЧ сұлбасы көрсетілген.

Белгіше терезесі сұлба терезесінен жоғары орналасқан. Оның құрамына екі сызғыш кіреді. Белгішенің жоғарғы сызғышы мәзір командасын қайталайды. Тікелей сұлба терезесінің астында орналасқан белгішенің екінші сызғышы тізбекке қосылған өлшеуіш құралдар мен радиоэлементтерді таңдау үшін қолданылады. 1.1 – суретте элементтерді таңдау терезесі – транзистор (Transistors) көрсетілген.

Сұлба есебін белсендендіру және тоқтату белгішесі (Activate/Stop), сонымен қатар уақытша тоқтату (Pause) белгішесі бағдарлама терезесінің жоғарғы оң жақ бұрышында орналасқан. Activate/Stop белгішесі  0 және 1 цифры бар ажыратқыш түрінде белгіленген. Және де ұзақ уақыт сұлбаны белсенді түрде қалдыруға болмайды. Мәліметтерді интенсивті өңдеу процесі және теңдеулерді шешу кезінде есептеуде үлкен қателіктер болуы мүмкін, ол өз кезегінде модельдеу бағдарламасы жұмысының авариялық аяқталуын шақыруы мүмкін.

Electronics Workbench бағдарламасының ерекшелігі – интенсивті тізбекті құру және зерттеу үшін компьютерді қолданылады. Клавиатура мәтінді теру, сандарды енгізу және команданы тез шақыру үшін қолданылады. Electronics Workbench бағдарламасымен жұмыс 3 негізгі деңгейден тұрады: сұлбаны жинау, өлшеуіш құралдарды таңдау, және қосу және сұлбаны белсендендіру – зерттелінетін құрылғыда өтіп жатқан процесті есептеу.

 

1.2 Сұлбаны жинау

 

Сұлбаны жобалау кезінде көптеген іс–әрекет тышқанның сол жақ батырмасын басумен орындалады. Тышқанның оң жақ батырмасы элементтер мен өлшеуіш құралдар қасиеттерінің контексті мәзірін шақыру үшін қолданылады.

Тізбекті құру үшін келесі әрекеттерді орындау керек:

-         қажетті радиоэлементтерді табу және таңдау;

-         сұлба терезесінің жұмыс аймағына элементтерді орналастыру;

-         элементтерді сымдармен байланыстыру;

-         элемент параметрлерін орнату.

Радиоэлементтерді іздеу және таңдау тышқанның және екінші белгіше сызғышының көмегімен жүргізіледі. Радиоэлементтерді таңдағанда қателіктердің аз болуы үшін контексті көмекшіні және элементтің қысқаша сипаттамасын қолдану ұсынылады. Қателік көбінесе көздерді ток көзін кернеу көзі орнына қолданады және керісінше, транзисторлар түрлерін және т.б. таңдау кезінде кездеседі.

 

Сұлба құрамына корпус (жерге түйікталу) міндетті түрде кіреді. Бұл элементсіз сұлбаның дұрыс орындалуы екі талай.

Electronics Workbench бағдарламасы үлкен элементтік мәліметтер базасынан тұрады. Онда көп қолданылатын радиоэлементтер орналасады: резисторлар, конденсаторлар, орамалар, ток және кернеу көздері және т.б.

Сұлба терезесінде элементтерді орналастыру тышқанмен жүзеге асырылады. Таңдалған элемент «ұсталады» және тышқанның сол жақ батырмасын басып тұру арқылы сұлба терезесіндегі қажетті орынға «орналастырады». Элементті айналдыру үшін бірінші белгіше сызғышындағы белгілер және сәйкес контексті мәзір пункіттері болмаса, Circuit мәзірі қолданылады. Сұлба терезесіндегі барлық элементтер қиылысусыз және беттестірусіз орналастырылуы керек. Элементті жаңа орынға ауыстыру жаңадан «ұстаумен» немесе тышқанның сол жақ батырмасын басу арқылы жүзеге асады.  Барлық элементтерді бір–бірімен қорытындыларын сымдармен жалғанады. Элемент қорытындылары бір–бірімен беттеспеуі керек, өйткені ол кезде байланыстыру мүмкін емес. Өткізгішті құру үшін бірнеше элементтің түйіні ерекшелейді, таңдалған бағытта тышқанмен қозғалысты бастайды және тышқанның сол жақ батырмасын басқан кезде пайда болған сымды екінші элементтің түйініне орналастырады. Тек осыдан кейін асықпай тышқанның сол жақ батырмасын жібереміз. Өткізгіштікті тек түйіннің 4 жағына: үстінен, астынан, оң және сол жағынан қосуға болады. Байланыстырушы өткізгіштікті тышқан арқылы жаңа орынға ауыстыруға болады. Сымды ерекшелеп және тышқанның оң жақ батырмасын басып, байланыстырушы өткізгіштіктің түсін өзгертуге болады. «Боялған» сым арқылы сұлбаға құралды қосқан кезде өлшеуіш құралдың экранында қисық тура сол түске боялады. Басқа элементтерге жалғанбаған элементтерді сұлба терезесінде қалдыруға болмайды – қолданылмайтын элементтер өшірілуі тиіс.

Элементтің параметрлерін орнату элементті курсормен белгілеп, тышқанның оң жақ батырмасын басып және контексті мәзірдің сәйкес пунктін таңдау арқылы жүзеге асырылады. Сонымен қатар тышқанның сол жақ батырмасын екі рет басу немесе Circuit мәзірінің Component Properties мәзірін қолдану арқылы параметрлерді өзгертуге болады. Пайда болған диалогты панельде элемент параметрі орнатылады. Резисторлар, конденсторлар және индуктивті орама үшін Value белгісі қолданылады. Диодтар, транзисторлар, ұзын сызықтар және т.б. күрделі және белсенді элементтің параметрлерін Models закладкасын және Default және Ideal мәзірінің пунктісін немесе кітапханадан элемент түрін таңдап орнатуға болады. Кейде элементтің кітапханалық параметрлерін өзгерту керек болады. Бұл үшін Edit батырмасы қолданылады. Элемент параметрлерін өзгерту кезінде параметрдің өлшемінде, яғни кило орнына мега, пико орнына нано және т.б. осындай қателіктер көп кездеседі.

Сымдар мен элементтерді жою үшін оларды курсормен таңдап, тышқанның оң жақ батырмасын басып және Delete мәзірінің пунктісін таңдап жоюға болады. Элементтер тобын тышқанды қолданып және «тікбұрышты созу» операциясын қолданып таңдауға болады. Бұл операция тышқанның сол жақ батырмасын басу арқылы жүзеге асады. Элементтер тобын ерекшелегеннен кейін жаңа орынға ауыстыру немесе буферге көбейту арқылы жоюға болады. Сұлбюа суреттерін үлкейту және кішірейту Circuit мәзірінен Zoom In немесе Zoom out таңдағаннан немесе бағдарламаның бірінші белгіше сызғышындағы сәйкес белгілерді қолданғаннан кейін іске асады.

 

1.3 Бақылаулық –өлшеуіш  құралдар

 

Бақылаулық –өлшеуіш  құралдардың – екінші сызғыштың жоғарғы оң жақ шетінде орналасқан. Сұлбаға 7 құралды қосуға болады. Солардың ішінен аналогты схемотехникада 4 құрал қолданыоады: мультиметр, осциллограф, функционалды генератор және АЧХ және ФЧХ өлшеуіш. Сұлбаға цифрлық құралдарды талдау кезінде тағы 3 құралды қосымша қосуға болады: логикалық сигналдар генераторы, талдауыш және логикалық түрлендіргіш. Сұлбаға өлшеуіш құралдарды қосу реті радиоэлементтерді қосу ретімен тепе тең. Сұлбаның байланыстырушы өткізгіштігі қосылған түйіндер белгілер құралында үлкен емес шеңбермен ерекшеленген. Құралдың суретін тышқанның сол жақ батырмасын екі рет басу арқылы өлшеуіш құралдың үлкейтілген терезесін алуға болады. Үлкейтілген терезеде құралдың параметрлері бапталады.

Мультиметр (Multimeter) – кернеу және токтың, сонымен қатар кедергінің орташа квадраттық (әрекет етуші және эффективті) мәндерін өлшеу үшін арналған. Өлшеу режимін таңдау сәйкес батырманы басу арқылы жүзеге асырылады.Сонымен қатар, мультимермен өлшенетін сигнал типін: айнымалы немесе тұрақты, алдын ала – орнату керек.

 

1.2     Сурет

 

Тұрақты және гармоникалық токты және кернеуді мультиметрден басқа амперметр (1.3 а суретті қара) және вольтметр (1.3 б суретті қара) көмегімен өлшеуге болады. Вольтметрді немесе амперметрді бейнелейтін қалың сызықпен айқындалған тікбұрыштар жақтары теріс клеммаға сәйкес келеді.   Бұл құрылғылар белгілер сызғышында орналасатын индикаторлар (Indicators) белгісін басқаннан кейін шақырылады.

 

1.3 Сурет

 

Осциллограф (Oscilloscope) (1.3 в сурет). (1.1суретте сол жақ төменде). Осциллографтің екі кірісіне: А және В арналарына кіретін екі сигналдың формасын бақылауға мүмкіндік береді. Әдетте а арнасы шығысқа, ал В арнасы – зерттеліп отырған құрылғы шығысына қосылады.

Осциллограф терезесіндегі АС режимін таңдау тек қана айнымалы сигналдарды бақылауға мүмкіндік береді. DC режимінде экранда тұрақты сигнал құраушысы қосымша бейнеленеді. О режимінде кіріс қысқыш корпусқа тіркеледі. Y position терезесінде нөлдік емес кернеуді орнату сәйкес өлшемді осциллограф экранында қисықтың бейнесін жоғары немесе төмен ауыстыруға мүмкіндік береді.

Тігінен бөліну бағасы 10 мкВ/дел мен 5 кВ/дел диапазонындағы А және В арналарының негізгі терезелерінде орнатылады.

Көлденеңнен бөліну бағасы (развертка уақыты)  Time Base терезесінде орнатылады. Бастапқыда ол зерттелетін процесс периодына орташа алғанда тең болып орнатылады.   

Expand түймесін басқан кезде осциллограф терезесінің өлшемі үлкейеді. Онда кернеуді уақыт осіндегі екі нүктеде өлшеу үшін курсор арқылы орын ауыстыратын екі визирлі сызықтарды қолдануға болады.

Функционалды генератор (Function Generator) (1.1 суретте сол жақ жоғарыда) синусоидалды, үшбұрышты немесе тік бұрышты сигналдарды генерациялауға арналған.

Логикалық сигналдар генераторы (Word Generator) (1.4 сурет) шығыс қысқышта зерттеудің берілген жиілігінде  (Frequency) 16-разрядты екілік сөздердің тізбектерін құрау үшін арналған. Сөздің он алтылық мәні сол жақ үлкен терезедегі пернетақта көмегімен орнатылады.

Логикалық сигналдар анализаторы (Logic Analyzer) (1.5 сурет) екілік кодтарды индикациялауға арналған. Логикалық сигналдарды дұрыс орнату үшін,  Set түймесін баса отырып, логикалық сөздер генераторындағы жиіліктен жоғары болатындай етіп құрылғының ішкі жиілігін орнату керек, ал бөлінудегі (Clock per division) импульстер саны бақылауға оңай болу үшін 1-3-ке тең етіп алу керек.

 

 

 

 

 

 

 

  

1.4 Сурет 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1.5 Сурет

 

Логикалық түрлендіргіш (Logic Converter) (1.6 сурет) шынайылық кестесін логикалық функцияға және керісінше түрлендіру үшін, комбинациялық сұлба жағдайының кестесін алу үшін арналған,

1.6 Сурет 

сонымен қатар логикалық элементтердегі логикалық функцияларды құрылғы сұлбасына түрлендіру үшін керек.

  

2 Зертханалық жұмыс №1. Логикалық элементтерді және

комбинирленген логикалық сұлба синтезін зерттеу

 

Жұмыс мақсаты:

-         логикалық элементтер жұмысымен танысу;

-         электронды сұлбаларды құруды үйрену;

-         электронды сұлбаларды зерттеуді үйрену;

-         логикалық функцияларды минимизациялауды үйрену;

-         комбинирленген логикалық сұлбаны синтездеуді үйрену;

-         уақыттық диаграмманы тұрғызуды үйрену;

-         сандық интегралдық сұлба бойынша анықтамалық әдебиеттермен жұмыс жасауды үйрену.

 

2.1 Алдын-ала тапсырма

 

2.1.1 ЖӘНЕ, ЕМЕС, НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ-ЕМЕС, НЕМЕСЕ-ЕМЕС, ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементтердің жұмысын оқып үйрену, шынайылық кестесін құру.  

2.1.2 Шынайылық кестесінен (2.1 кесте) берілген нұсқа бойынша (YI÷Y22)  есептеу және функцияны минимизациялауды орындау.

2.1.3 Сұлба синтезін ЖӘНЕ-ЕМЕС базисінде орындау.

2.1.4 Сұлбаның кірісіндегі және шығысындағы сигналдардың уақыттық диаграммасын құру.

2.1 к е с т е

Вар

X1

X2

X3

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

1

0

0

1

1

2

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

3

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

4

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

5

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

7

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

 

Y10

Y11

Y12

Y13

Y14

Y15

Y16

Y17

Y18

Y19

Y20

Y21

Y22

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

 

 

 

 

 

 

2.2 Аралас логикалық сұлбаның мысалы

 

2.2.1 Берілген 2.1 шынайылық кестесі бойынша логикалық теңдеуді дизъюнктивті қалыпты формада жазу. 

2.2.2 Карно картасын қолдана отырып. логикалық теңдеуді минимизациялауды көрсету.

2.2.3 ЖӘНЕ – ЕМЕС базисіне теңдеу келтіру.

2.2.4 ЖӘНЕ – ЕМЕС логикалық элементтеріне сұлба құру.

2.2.5 Сұлбаның кірісі мен шығысына уақыттық сигналдық диаграмма құру.

 

Y22 нұсқасы бойынша сұлба синтезін орындаймыз.

Берілген 2.1 шынайылық кестесі бойынша ДНФ-тің логикалық түрін көрсету.

 

.

 


Карно картасынның көмегімен минимизациялауды жүзеге асырамыз (2.1 сурет ).

2.1 Сурет

 

Сәйкес келетін минтемалар бойынша бірліктер мен кестелер толтырамыз.

Көрші тордағы контурды анықтаймыз, сосын көрші торды жабыстыруды жүзеге асырамыз. Минимизацияланған функцияны есептейміз. Ол мына түрде беріледі:

 

                  Y14 = X2 X3 +  + .                                            (2.1)

2.1 – теңдеуден көргеніміздей әр минтерм енді екі көбейткіштен тұрады.

ЖӘНЕ – ЕМЕС базисіне Морган теоремасы бойынша (2.1.) түрлендіреміз.

 

                    

 

(2.2) бойынша құрылған приципиалды сұлба 2.2 – суретте көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

  

2.2 Сурет

 

Уақыттық диаграммалық сигналдар 2.2 – сурет үшін 2.3 – суретте көрсетілген.

2.3 Сурет

  

2.3 Electronics Workbench –те қолданылатын құралдар мен элементтер

 

2.3.1 Сөзгенераторы

2.3.2 Вольтметр.

2.3.3 Логикалық сынауыш.

2.3.4 Кернеу көзі +5В.

2.3.5 «Логикалық бірлік» сигнал көзі.

2.3.6 Екіпозициялық  ажыратқыштар.

2.3.7 ЖӘНЕ, ЖӘНЕ – ЕМЕС, НЕМЕСЕ, НЕМЕСЕ – ЕМЕС элементтері.

2.3.8 Логикалық анализаторлар.

2.3.9 SN74LS сериялар микросұлбасы (аналог К555).

 

2.4 Жұмыс тапсырмалары

 

2.4.1 ЖӘНЕ логикалық сұлбасын зерттеу.

2.4.2 ЖӘНЕ –ЕМЕС   логикалық сұлбасын зерттеу.

2.4.3 НЕМЕСЕ логикалық сұлбасын зерттеу.

2.4.4 НЕМЕСЕ –ЕМЕС логикалық сұлбасын зерттеу.

2.4.5 Сөз генераторының көмегімен логикалық сұлбаларды зерттеу.

2.4.6 Берілген тапсырманың нұсқасы бойынша комбинациялық логикалық сұлбасын зерттеу.

2.4.7 Логикалық анализатордың берілген сұлбасында уақыттық диаграммасын алу.

2.4.8 Теориялық (2.2.4 пункті) және тәжірибелік уақыттық (2.5.7 пункті) диаграммаларын салыстыру.

 

2.5 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

 

2.5.1 2.5.1 пункті ЖӘНЕ логикалық функциясын зерттеу.

а) логикалық сигналдардың деңгейлік тапсырмалары

2.4 -суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз немесе с12_01файлын ашыңыз.

Бұл сұлбада екі позициялық [А] және [В] ажыратқыштары ЖӘНЕ логикалық сұлбасының кірісіне  «0» (ажыратқыштың контакты төменгі бағытта) немесе «1» (ажыратқыштың контакты жоғарғы бағытта) береді.  Сұлбаны қосыңыз. Ажыратқышты төменгі бағытта қосыңыз. Логикалық сигналдың дәрежесін логикалық сынауыш көмегімен анықтаңыз және UВ кірісіндегі кернеуді вольтметрдің көмегімен өлшейміз. Ажыратқышты [В]  жоғарғы бағытта орнатамыз. Вольтметр көрсеткішін жазу және UВ-ның логикалық сигналын анықтаңыз.

 

2.4 Сурет

 

Y шығысында қай логикалыө сигнал құрылатыны көрсет. Қорытындысын кестеге енгізіңіз.

 

2.2 к е с т е

]

 [В] кілт

UB, B

B логикалық деңгей

Y

Төменгі бағытта

UА0=0

 

 

Төменгі бағытта

 

 

 

Жоғарғы бағытта

 

 

 

 

б) ЖӘНЕ элементінің шынайылық кестесін тәжірибелік жолмен алу. Y шығыс сигналын әр комбинация үшін белгілеп алыңыз. Сүлбаның шығысына барлық мүмкін комбинациялық дәрежелерін А және В сигналдары үшін алыңыз. ЖӘНЕ логикалық элементінің шынайылық кестесін 2.3 толтырыңыз.

 

2.3 к е с т е

Кірістер

Шығыс

А

B

Y

0

0

 

0

1

 

1

0

 

1

1

 

 

2.2 –кесте бойынша ЖӘНЕ элементінің аналиктикалық теңдеуін құру.

 

2.5.2 (2.5.2 пунктіне) ЖӘНЕ –ЕМЕС логикалық функциясын зерттеңіз.

2.5 – суретте көрсетілген сұлбаны жинаңыз. Сұлбаны қосыңыз. Сұлба кірісіне барлық мүмкін болатын кіріс сигналдардың комбинациялық деңгейін беріңіз және логикалық сынауыштардың көмегімен кіріс және шығыстағы сигналдардың деңгейін бақылай отырып, ЖӘНЕ –ЕМЕС логикалық сұлбасының шынайылық кестесін толтырыңыз. 

2.5 Сурет

 

Кесте бойынша ЖӘНЕ –ЕМЕС элемент функциясының аналитикалық теңдеуін құрыңыз.

 

2.5.3 (2.5.3 пунктіне) НЕМЕСЕ логикалық теңдеуін зерттеңіз.

 

2.6-суреттің сұлбасын жинаңыз.

2.6 Сурет

 

Сұлбаны жинаңыз. Сұлбага енудің әртүрлі мүмкін болатын комбинациялық деңгейдегі кіру сигналдарын анықтаңыз және логикалық пробниктер арқылы кіру және шығу сигналдардың деңгейін қадағалай отырып, НЕМЕСЕ шынайлылық сұлбасын толтырыңыз.

Таблицаға сүйене отырып, НЕМЕСЕ сұлбасы қызметінің аналитикалық сипаттамасын құрастырыңыз.

 

2.6.4 (2.5.4 пунктіне) НЕМЕСЕ – ЕМЕС логикалық функциясын зерттеу

2.7 Суретте көрсетілген сұлбаны құрастырыңыз

2.7 Сурет

 

Сұлбаны қосыңыз. Сұлбага енудің әртүрлі мүмкін болатын комбинациялық деңгейдегі кіру сигналдарын анықтаңыз және логикалық пробниктер арқылы кіру және шығу сигналдардың деңгейін қадағалай отырып, НЕМЕСЕ – ЕМЕС шынайлылық сұлбасын толтырыңыз.

2.6.5. (2.5.5 пунктіне ) Сөздік генераторы арқылы логикалық сұлбаларды зерттеу

А) зерттеліп жатқан микросұлба туралы деректер

2.8 суретте берілген сұлбасы бар 12_02 файлын ашыңыз. Сұлбаны қосыңыз. 7400 микросұлбаларының электр желісіне қосылу көздерін, ЖӘНЕ - ЕМЕС микросұлбасы құрамындағы элементтерді, экспериментте қолданылған элементтер санын және сұлбада қолданылған кіру мен шығу жолдарын көрсетіңіз. Микросұлбаның 2.4 деректер таблицасын толтырыңыз.

 

                     

2.8 Сурет

 

2.4 к е с т е

И-НЕ микросұлбасындағы элементтер саны

 

Зерттеліп отырған ЖӘНЕ – ЕМЕС   элементтер саны

 

Электр желісіне қосылу көзін анықтау

 

Шығу жолдарын анықтау

 

Қолданыстағы шығу жолдарын анықтау

 

 

Б) ЖӘНЕ - ЕМЕС логикалық элементінің шынайлылық таблицасының эксперимент түрін алу

Генератордан шығу барысында тұрақты түрде төменде аталған комбинацияларды ала алатындай етіп сөздік генераторын программалаңыз: 00, 01, 10, 11.  16 символдық сөз сол жақ улкен терезедегі пернетақтаның көмегімен орналастырылады. Генератордың үлкейтілген суретінде СТЕП кнопкасын басу арқылы генераторды қадамдық режимге ауыстырыңыз.Әрбір СТЕП сөзін басу Генератордан шығу барысындағы тұрақты сөз комбинациясына ауыстырады. Тұрақты клмбинациялардан құралған сөздік микросұлбасын қайталама қолдана отырып, ЖӘНЕ - ЕМЕС элементінің шынайлылық сұлбасын толтырыңыз.

2.6.2 пунктінен алынған қорытындыны 6.5 пунктіндегі

қорытындысымен салыстырыңыз. Қорытынды жасаңыз.

Өзіңіздің нұсқаңызға сәйкес келетін ЖӘНЕ - ЕМЕС элементімен Elektronics Workbench сұлбасын толтырыңыз. Сұлбаның кіру жолдарына  - сөздік генераторды, ал шығу жолдарына – логикалық пробникті қосыңыз. Генераторды 0 ден 7ге дейінгі сандарға сәйкес келетін 8 сөздік тұрақтылықпен программалаңыз. Қадамдық режимде тұрақтылық комбинациясының сөзін пайдалана отырып логикалық пробниктің көмегімен сұлбага кіру сигналының деңгейін анықтаңыз. Алынған қорытындыға сүйене отырып 2.5 шынайлылық таблицасын толтырыңыз.

 

2.5 к е с т е

X1

X2

X3

F

0

0

0

 

0

0

1

 

0

1

. 0

 

0

1

1

 

1

0

0

 

1

0

1

 

1

1

0

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 Берілген сұлбага уақытша диаграмма алыңыз.

         Х1,х2,х3, f1,f2,f3,Y нуктелерін зерттеліп отырған сұлбада пайдалана отырып логикалық генераторды қосыңыз. Сөздік генераторын 0 мен 7 арасындағы тұрақтылықпен программалаңыз.

         Қадамдық режимде алынғын сұлбада тұрақтылық сөздерін қоса отырып, сұлбада нүктелер арқылы көрсетілген уақытша диаграмманы логикалық анализатор экранында алу. Алынған экспериментальдық уақытша диаграммаларды п.2.2.4. көрсетілген теориялықпен салыстыру.

 

         2.8 Есепті рәсімдеуге қойылатын талаптар:

 

         Есептің құрамында болуы тиіс:

-                логикалық элементтерді зерттеудің принципиалды сұлбасы;

-                зерттелген логикалық сұлбаларға арналған шынайлылық таблицасы және аналитикалық көрінісі

-                берлген вариант функциясыеың минималды нәтижесі;

-                микросұлбатиканы зерттеу барысында EWB мағынасының қорытындысы

-                синтездің минималды функциясының нәтижесінде алынған принципиалдық сұлба

-                аналитикалық корініс пен EWB логикалық анализаторында құрастырылған алынған сұлбаның уақытша нүктелік диаграммасы. Қорытындыларын салыстыр:

-                логикалық функцияның минималды мағынасының қорытындысы;

-                Логикалық функцияның минималды мағынасын алгебралық аксиомалар және Вейча – Карно әдісімен салыстыру қорытындысы.

 

2.9 Бақылау сұрақтары

 

2.9.1 Логикалық тұрақсыздық пен логикалық сигнал дегеніміз не?

2.9.2 логикалық функция дегеніміз не?

2.9.3 Күш түсу деңгейі логикалық сигнал бола алады ма?

2.9.4 Функционалдық қасиетке ие логикалық элементтер қатарын атаңыз

2.9.5 Логикалық алгебраның негізгі теоремалары мен аксиомаларын атаңыз

2.9.6 ЖӘНЕ ЕМЕС функциясын іске асыру барысында қолданылмайтын 8И – НЕ элементіне берілуі тиіс сигналды анықтаңыз

2.9.7 НЕМЕСЕ–ЕМЕС фуекциясын іске асыру барыснда қолданылмайтын НЕМЕСЕ –ЕМЕС элементіне берілуі тиіс сигналды анықтаңыз

2.9.8 ЖӘНЕ - ЕМЕС логикалық элементі сізге берілген. Оны қолдана отырып 3И сұлбасын қалай құрастыруға болады? Бұл тапсырманы орындау үшін ЖӘНЕ - ЕМЕС элементінің төртеуі жеткілікті ме?

2.9.9 Сұлбаға кіру барысында ішкі қателіктер нәтижесінде логикалық бірліктің пайда болуымен ЖӘНЕ сұлбасының жасайтын әрекеттері қандай? Логикалық ноль? ЖӘНЕ жарамсыз сұлбасына шынайлылық таблицасын құрыңыз. ЖӘНЕ - ЕМЕС сұлбасының сол жағдайдағы іс - әрекеті қандай болады?

2.9.10 Сұлбаға кіру барысында ішкі қателіктер нәтижесінде логикалық бірліктің пайда болуымен НЕМЕСЕ сұлбасының жасайтын әрекеттері қандай? Логикалық ноль? НЕМЕСЕ жарамсыз сұлбасына шынайлылық таблицасын құрыңыз. НЕМЕСЕ – ЕМЕС сұлбасының сол жағдайдағы іс - әрекеті қандай болады?

2.9.11 Функцияны минимализациялаудың мақсаты қандай?

2.9.12 Тұрақсыздар санына тәуелді Карно картасын алыңыз.

2.9.13 Карно картасын қолдана отырып минимализациялау.

  2.9.14 Минтермаларды құрастыру үшін контурларды жасаудың ережелері

 

3 Зертханалық жұмыс №2. Дешифраторлар және

мультиплексорлардың жұмысын зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты:

-           дешифраторлар және мультиплексорлардың жұмыс істеу принципін зерттеу;

-           дешифраторладың жұмыс істеуіне басқарушы сигналдардың әсерін зерттеу;

-           дешифратор негізіндегі функционалдық модульдерді реализациялау және зерттеу;

-           дешифраторларды зерттеу үшін сұлбаларды жинау қабілетін жаттықтыру;

-           цифрлік интегралдық сұлбалар бойынша анықтамалық әдебиеттермен жұмыс істеу қабілетін жаттықтыру.

 

3.1           Жұмыс тапсырмалары

 

3.1.1     3х8 дешифраторының жұмыс істеу принципін негізгі режимде зерттеу.

3.1.2     3х8 дешифраторының жұмыс істеу принципін 2x4 режимінде зерттеу.

3.1.3     Дешифратордың жұмыс істеу принципін демультиплексор ретінде зерттеу.

3.1.4     3х8 дешифраторын шығысындағы логикалық сұлба арқылы зерттеу.

3.1.5      74138 микросұлбасын зерттеу.

3.1.6       74138 микросұлбасын логикалық анализатор көмегімен зерттеу.

3.1.7      74154 микросұлбасын зерттеу.

3.1.8     Сұлба жұмысын дешифратордың көлемін өсіру арқылы зерттеу.

 

3.2           Elektronics Workbench - те пайдаланылатын құралдар мен элементтер

 

3.2.1     Логикалық түрлендіргіш.

3.2.2     Сөздер генераторы.

3.2.3     Вольтметр.

3.2.4     Логикалық сынауыштар

3.2.5     Кернеу көзі +5В.

3.2.6     Сигнал көзі «логикалық бірлік».

3.2.7     Екі позициялық ауыстырып қосқыш.

3.2.8     Тактілік импульстер генераторы.

3.2.9     74138 микросұлбасы – 3x8 дешифраторы.

3.3            Жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

3.3.1     (3.2.1 пункті) 3х8 дешифраторының жұмыс істеу принципін негізгі режимде зерттеу.

3.1 суретте көрсетілгендей сұлбасы бар 13_01 файлын ашыңыз. Сұлбаны қосыңыз. G кірісіне логикалық бірлік деңгейін беріңіз. Ол үшін G батырмасымен [G] кілтін жоғарғы күйге орнатыңыз. G =1 кезіндегі Y0…Y7 шығыстарындағы сигналдар деңгейін анықтаңыз және ақиқат кестесіне жазыңыз (3.1 кестені қара). Барлық шығыстарда логикалық бірліктер, яғни кіріс сигнал сұлба жұмысына әсер етпейтініне көз жеткізіңіз.

 

3.1 Сурет

 

3.1 к е с т е

 

 

C

B

А

G

YO

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

0

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ақиқат кестесін толтыруды жеңілдету үшін тек төмен деңгейлі сигналдар нәтижесін ғана белгілеуге болады.

G кірісіне логикалық ноль деңгейін беріңіз([G] кілтін төменгі күйге орнатыңыз). Дешифратордың жұмыс режиміне өткеніне және шығыстардың бірінде логикалық ноль деңгейінің орнатылғанына көз жеткізіңіз. A,B,C кірістеріне логикалық сигнал деңгейлерінің барлық мүмкін болатын қиыстыруларын бір текті кілттер көмегімен бере отырып және сұлба шығысындағы  логикалық сигнал деңгейлерін логикалық сынауыштар көмегімен анықтай отырып, G=0кезіндегі 3.1 – ақиқат  кестесін толтырыңыз.

 

3.3.2      (3.2.2 пунктіне) 3х8 дешифраторының жұмыс істеу принципін 2x4 режимінде зерттеу:

а) С=0,G=0 беріп, сұлбада С кірісін жалпы сымға(жерге) қосыңыз.

В және А кірісіндегі сигнал деңгейлерін өзгерте отырып және шығысындағы сигнал деңгейлерін сынауыштар көмегімен бақылай отырып,дешифратордың ақиқат кестесін толтырыңыз (3.2 кестеге қара). Сигнал деңгейі өзгермейтін шығысты көрсетіңіз;

 

3.2 кесте

C

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) С кірісін логикалық бірлік көзіне қосып, C=1 жағдайына қойып, а) пунктін қайта жасаңыз. Дешифратордың ақиқат кестесін толтырыңыз(3.3 – кесте);

 

3.3 к е с т е

C

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) В кірісін жерлестіре отырып (В=0), ал А және С кірістеріне логикалық деңгейдің барлық мүмкін болатын қиыстыруларын бере отырып, а) пунктін қайта жасаңыз. Ақиқат кестесін толтырыңыз(3.4 – кесте), сол жерде логикалық сигналдың деңгейі өзгермейтін шығыстар номерлерін көрсетіңіз.

 

3.4 к е с т е

C

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4.3 (3.2.3 пунктіне) Дешифратордың жұмыс істеу принципін демультиплексор ретінде зерттеу.

3.2 суретте көрсетілгендей сұлбасы бар 13_02 файлын ашыңыз. Сұлбаны қосыңыз. Сөз генераторының жұмысының қадамды режимінде 0-ден 7-ге дейінгі сандарға эквивалентті сөздерді С, В, А демультиплексор кірістеріне беріңіз. Шығыстардағы сигнал деңгейлерін логикалық сынауыштар көмегімен бақылай отырып, функционалдық кестені толтырыңыз(3.5-кесте). Кірісіндегі өзгерілетін сигнал дешифратордың шығыстарында кезекпен пайда болғанына көз жеткізіңіз. Өзгерілетін сигнал нәтижесін кесте торында G ретінде белгілеңіз. 

 

3.2 Сурет

3.5 к е с т е

С

В

А

YO

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

.

3.4.4 (3.2.4 пунктіне) Дешифратордың логикалық сұлба түрінде шығысында зерттелуі.

13_03 Сұлбасымен файлын ашып, 3.3 суретінде белгіленген.

Сұлбаны қосыңыз.Сөз генераторын қадамдық режимге орнату. Сөздерді тізбек бойынша сұлбанын кірісіне генератордан беріп және логикалық сигналдың шығысындағы сұлба логикалық пробниктерін, деңгейін бақылау,F функциясының шынайы функциясын құрыңыз, шығысындағы іске асырылушы сұлбада (3.6 кестесін қара) таблица бойынша функцияның аналитикалық айтылуын жазып алыңыз.

 

3.3 Сурет

 

3.6 к е с т е

G

С

В

А

F

0

0

0

0

 

0

0

0

1

 

0

0

1

0

 

0

0

1

1

 

0

1

0

0

 

0

1

0

1

 

0

1

1

0

 

0

1

1

1

 

1

0

0

0

 

1

0

0

1

 

1

0

1

0

 

1

0

1

1

 

1

1

0

0

 

1

1

0

1

 

1

1

1

0

 

1

1

1

1

 

 

3.4.5 (3.2.5 пунктіне) Микросұлбаны зерттеу 74138:

А)файлын ашыңыз 13_04 (3.4 суретті қара).

Сөз генераторын қадамдық режимге орнату. Сұлбаны қосыңыз.Сәйкес келетін кілттердің көмегімен орнатып басқаратын кірістердің G1=0,G2A=G2B=1.Кірісіне А,В,С беріп және логикалық сигналдың шығысындағы сұлба логикалық пробниктерін, деңгейін бақылау, дешифратордың функциясын таблицаға толтыру 74138.

 

3.4 Сурет

 

Б) Пункттің операциясын қайталау а) және дешифратордың функцялық кестесін толтыру 74138 (3.7б кестеге қара)G1=G2A=1,G2D=0.

В) Пункттің операциясын қайталау а) және дешифратордың функцялық кестесін толтыру 74138 (таблица 3.7б)G1=1,G2А=G2D=0.

3.4.6 (3.2.6 пунктіне) Микросұлбаны зерттеу 74138 логикалық анализатордың көмегімен.

Файлды ашыңыз 13_04 (сурет 3.5). Сөз генераторын қадамдық режимге орнату. Сұлбаны қосыңыз. Сәйкес келетін кілттердің көмегімен орнатып басқаратын кірістердің G1=1,G2A=G2B=0.

 

                          

3.5 Сурет

 

Кірісіне А,В,С сөздерінен сөз генераторына беру,уақытша диaграмманың жұмысын логикалық анализатордың экранынан алыңыз және оларды бояп қойыңыз.

Уақытша диаграмманы берілген 3.7 таблицасымен бірге қойыңыз.

3.4.7 Микросұлбасын зерттеу 74154.

Сұлбаны жинаңыз (3.6 суретті қара). ИМС 74154 төрт адрестік кірісі бар  A,B,C,D екі кірістік рұқсаты G1,G2 және ол алты шығысы 0…15.

 

3.6 Сурет

 

Сөз генераторынан G1,G2 кірісіне 0 беріп, ал адрестік кірісіне 0000…1111 диапазонындағы код беру. Сөз генераторын қадамдық режимге орнату. Кірісіне А,В,С,D беріп және логикалық сигналдың шығысындағы сұлба логикалық сынама, деңгейін бақылау, дешифратордың функциясын таблицаға толтыру.

3.4.8 Дешифратордың өлшемінің өсу схамасын зерттеу.

Сұлбаны жинаңыз (3.7 суретті қара). 9 үшразрядтық дешифратордың жүзеге дешифрование асуы алтыразрядтық сөз. Дешифратордың бірінші сатысында A,B,C қоспасының көмегімен үш үлкен разряд беріледі, ал екіншісіне D,E,F -үш кіші,кірісіне G –ноль.

 

3.7 Сурет

 

Мысалы, дешифратор кірісінде  110101 (C,B,A,F,E,D) саны 53-ке сәйкес келеді. Сигнал екінші деңгейдегі жетінші дешифратордың бесінші шығысында пайда болады. Дешифратор кірісінде бірнеше алтыразрядты сөзді беру және шығысында сигнал пайда болғанын бақылау. 

3.5 Есеп беруді безендіруге қойылатын талаптар

 

Есеп беру келесілерден тұру керегі:

− принципиалды сұлбаны зерттеу;

− дешифратордың шынайылық кестесі;

логикалық анализатор EWB-да алынған уақыттық диаграммалар. Оларды 3.7 в) кестедегі мәндермен салыстырыңдар және қорытындылаңдар; 

− микросхемотехниканы зерттеу кезінде EWB жайындағы қорытындылар. 

 

3.6 Бақылау сұрақтары

 

3.6.1 Дешифратор қандай логикалық фукнцияларды орындайды?

3.6.2 Демультиплексор қандай логикалық фукнцияларды орындайды?

3.6.3 Дешифратордағы басқару кірістерінің атқаратын қызметі, дешифратордың шығыс функцияларына басқару сигналдары қалай әсер етеді ?

3                        .6.4 ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС базисінде орындалған 2x4 дешифратордың сұлбасы қандай болады? Дешифратор кірістері – А, В, шығыстары –  YO, Yl, Y2, Y3. Әр тип үшін қанша элемент қажет болады?

3.6.5 Алдыңғы жағдайдағы 2x4 дешифратор сұлбасының түрін қалай өзгерту керек? Инверсті ме? Дешифратор кірісін А, В басқарушы кіріс  G және шығыстарын YO, Y1, Y2, Y3 деп белгілеңіздер.

3.6.6 Басқару кірісі бар бірнеше 2x4 дешифраторлар негізінде 4x16 дешифраторын қалай құру керек? Басқа элементтерді қолданбаған жағдайда бұл тапсырманы шешу үшін 2x4 дешифратордың қаншасы керек?

 

4 Зертханалық жұмыс № 3.Триггерлер жұмысын зеттеу

 

Жұмыстың мақсаты:

− асинхронды және синхронды триггерлер құрылымын және жұмыс алгоритмін зерттеу;

− триггерлердің негізгі типтерінің өту функцияларын зерттеу;

− әр түрлы типті триггерлердің өзара өзгеруін зерттеу;

− триггерлер жұмысы басқару сигналдар әсерін зерттеу;

− триггерлерді зерттеу үшін сұлбаларды жинап үйрену;

− сандық интегралдық сұлба бойынша анықтамалық әдебиеттермен жұмыс жасауды үйрену.

 

4.1 Жұмыс тапсырмасы

 

4.1.1 RS-триггерлерінің жұмыс істеу принципін зерттеу;

4.1.2 - триггерлерінің жұмыс істеу принципін зерттеу;

4.1.3 JK- триггерлерінің жұмыс істеу принципін зерттеу;

4.1.4 JK- триггерін есептік режимде зерттеу; 

4.1.5 RS-триггерлерінің және лотикалық элементтер негізінде құрылған JK- триггерін зерттеу; 

4.1.6 D-триггерін зерттеу;

4.1.7 D-триггерін есептік режимде зерттеу. 

 

4.2 Electronics Workbench-те қолданылатын құрылғылар және элементтер

 

4.2.1 Сөз генераторы.

4.2.2 Вольтметр.

4.2.3 Логикалық сынауыштар.

4.2.4 +5В кернеу көзі.

4.2.5 “Логикалық бірлік” сигнал көзі.

4.2.6 Екі позициялық ажыратқыштар.

4.2.7 Екі кірісті элементтер ЖӘНЕ, ЖӘНЕ-ЕМЕС, НЕМЕСЕ, НЕМЕСЕ-ЕМЕС.

4.2.8 RS және -триггерлері.

4.2.9 JK-триггері.

4.2.10 D-триггері.

 

4.3 Жұмысты орындауға әдістемелік нұсқаулар

 

4.3.1 (4.2.1 пунктіне) RS-триггерінің жұмыс істеу принципін зерттеу:

а) 4.1-суретте сұлбамен  көрсетілген с14_01 файлын ашаңыз.   


4.1 Сурет

 

Сұлбаны қосыңыз. Келесі сигналдарды сұлбаға тізбектей беріңіз: S=0, R=1;  S=0, R=0;   S=1, R=0;  S=0, R=0.

Келесілердің орындалуларына көз жеткізіңіз:

S=0 кезінде, R=1 триггері Q = 0 күйіне орнатылады;

− S=0 өту кезінде, R=0 Q=0 шығыс күйін сақтайды;

− S=1 кезінде, R=0 триггері Q =1 күйіне орнатылады;

− S=0 өту кезінде, R=0 триггері  Q=1 шығыс күйін сақтайды;

б) әр ауысу үшін (күйінің өзгеруі немес алдыңғысының сақталуы) ауысу графын сызыңыз;

в) 4.1-сурет сұлбасы үшін тәжірибе нәтижелерін 4.1-кестеге (ауысу кестесауысу кестесі) толтырыңыз.

 

4.1к е с т е

R

S

Qt

Qt+1

0

0

0

 

1

0

0

 

0

1

0

 

1

0

1

 

0

0

1

 

0

1

1

 

 

4.3.2 (4.2.2 пунктіне) -триггерінің жұмыс істеу принципін зерттеу:

а) 4.2-суретте көрсетілген с14_02 сұлбасы бар файлды ашыңыз.

 

 

4.2 Сурет

 

Сұлбаны қосыңыз. Сұлбаға келесі сигналдарды тізбектей беріңіз: =1, =0; =1, =1; =0, =1; =1, =1. (Сұлбада инверсия штрихпен, мысалы,   R' болып белгіленеді).

Келесілердің орындалуларына көз жеткізіңіз:

=1 кезінде,  =0 триггері шығысы Q=0 болатын күйге орнатылады; 

==1 кезінде  триггер алдыңғы шығыс күйін Q=0 сақтайды;

=0 кезінде, =1 Q=1 триггер күйіне орнатылады; 

=1 өту кезінде, =1 Q=1 шығыс күйін сақтайды;

б) әр ауысу үшін ауысу графын сызыңыз;

в) 4.2-сурет сұлбасы үшін тәжірибе нәтижелерін пайдалана отырып 4.2-кестесін (ауысу кестесі) толтырыңыз. 

 

4.2  к е с т е

Qt

Qt+1

0

1

0

 

1

1

0

 

1

0

0

 

1

1

1

 

0

1

1

 

1

0

1

 

 

4.3.3 (4.2.3 пунктіне) JK-триггерінің зерттелуі:

а) Файлды ашыңыз 14_03 сұлбасымен ,  4.3 суретте көрсетілгендей.

Сұлбаны іске қосыңыз. Келесі шарттардың орындалғанына көз жеткізіңіз:

басқа кірістерге қарамастан R=1, S=0 болғанда триггер 0-ге қойылады (Q=0, =1) ;

басқа кірістерге қарамастан  R=0, S=1 болғанда триггер 1-ге қойылады (Q=1, =0);

б) S=R=0 деп қойып, эксперимент нәтижелерін кестеге толтырыңыз. 

Ескерту-Триггердің бастапқы күйіне қойылуы уақытта сигналдың жіберілуі S=1 Qt=1 үшін, және R=1 Qt=0 нәтижесін алу үшін жіберіледі. Триггердің Qt+1  күйіне ауысуы үшін тек қана кескінді санауыш С кілтімен қалыптасуы тиіс.

 

4.3 Сурет

4.3 к е с т е

J

K

Qt

Qt+1

0

0

0

 

0

1

0

 

1

0

0

 

1

1

0

 

0

0

1

 

0

1

1

 

1

0

1

 

1

1

1

 

 

в) барлық Qt, Jt, Kt   комбинацияларына триггердің уақыттық жұмыстық диаграммасы қүру және суретін салыңыз

 

4.3.4 (4.2.4 пунктіне) JK-триггерін санауыш режимінде зерттеу (Т-триггері). Суретінде көрсетілген сұлбаны жинаңыз.

4.4 Сурет

 

Сұлбаны іске қосыңыз. Сәйкес келетін кілтпен С кірісінің күйін өзгерте отырып, триггердің жүмысы санауыш режиміндегі диаграммасын салыңыз.

 

4.3.5 (4.2.5 пунктіне) Логикалық элементтер базасында салынған  JK-триггерін зерттеу және RS-триггері.

4.5. суретте көрсетілген 14_04 сұлбаны ашыңыз. 

 

4.5 Сурет

 

Сұлбаны іске қосыңыз.  С кірісінде сигналдың деңгейін өзгерте отырып,   Q1 және Q2 шығысындағы  RS-триггерінің уақыттық диаграммаларын жасаңыз және оларды салыңыз. Триггердің жұмыс істеу режимін көрсетіңіз.  Q1 және Q2 сигналдардың С сигналға қарағанда моменттердің өзгерісін табыңыз. RS-триггерлерінің диаграммаларындағы уақыт ауысуының айырмашылығын көрсетіңіз.

4.6 К п. 4.2.6. D-триггерін зерттеу:

а) 4.6. суретінде көрсетілген 14_05 сұлбаны ашыңыз. 

4.6 Сурет

 

Сұлбаны іске қосыңыз. Келесі шарттардың орындалғанына көз жеткізіңіз:

басқа кірістерге қарамастан  R=1, S=0 болғанда триггер 1-ге қойылады(Q=1, =0) ;

басқа кірістерге қарамастан  R=0, S=1 болғанда триггер 0-ге қойылады (Q=0, =1);

б) ==1 қойып , эксперимент қорытындысын кестеге толтырыңыз;

 

4.4 к е с т е

Dt

Qt

Qt+1

0

0

 

1

0

 

0

1

 

1

1

 

 

 

 

 

в) Барлық Qt, Dt комбинацияларын триггердің уақыттық жұмыс диаграммасын құрыңыз және суретін салыңыз.

 

4.4.7 (4.2.7 пунктіне) D-триггерін санауыш режимінде зерттеу жұмыстары (Т-триггері). 4.7. Суретінде көрсетілген сұлбаны жинаңыз.

 

                                                          4.7 Сурет

 

 С есептік кірісіне [С] кілті арқылы тактілік импульсерін бере отырып, сыныма көмегімен триггердің шығысындағы күйін анықтапғ триггердің есептік режиміндегі уақыттық диаграммасын құру .

 

4.5 Бақылау сұрақтары:

 

4.5.1 Үстелдік шамның сөндіргіші жады элементі бола ма?

4.5.2 Жоғардағы сұрақты жалғастырсақ қандай сипаттама беруге болады:

а) батырмалы сөндіргіш (бір рет бассақ – лампа жанады, екіншірет бассақ – лампа өшеді);

б) батырмалы ауыстырғыш иін ағаш: бір иығына басқанда - шам жанады және жанып тұра береді; екінші иығына басқанда өшеді. Триггердің қандай түрімен ұқсастық көрінеді?

4.5.3 Тік кірісті RS-триггердін жұмысы инверсті кірісті RS-триггердін жұмысынан немен ерекшеленеді?

4.5.4 Неге 11сигналдардын комбинация кірісі RS-триггерінде “тиым салынған” деп аталады?

4.5.5 Синхронды триггердін жұмысы асинхронды триггердін жұмысынан немен ерекшеленеді?

4.5.6 Синхронды триггерде ақпаратты кірісте қандай приорететтері бар?

4.5.7 Неге J=K=1 кезінде JK-триггері автогенераторға ауыспайды?

4.5.8 Неге Т-триггері санаушы деп аталады?

4.5.9 D-триггер қалай жұмыс жасайды ,егер D=Q?

 

5 Зертханалық жұмыс №2. Есептеуіштердін жұмысын зерттеу

 

Жұмыс мақсаты :

- Қосатын және шығатын есептеуіштердін жұмысын зерттеу және құрлысын оқып білу.

- Есептеуіштерді қайта санап коэффициенттің өзгерісінің тәсілін оқып үйрену.

- 2n кезіндегі коэффициентті қайта санап есептеуіштердің жұмысын зерттеу.

- Есептеуіштерді зерттеу үшін сұлбаларды жинап үйрену.

-Цифрлы интегралды сұлбаны қосымша әдебиеттен оқып жұмысын үйрену.

 

5.1 Тапсырмалар

 

5.1.1 Қосатын есептеуіштердің жұмыс принципін зерттеу.

5.1.2 Шығатын есептеуіштердің жұмыс принципін зерттеу.

5.1.3 Есептеуіштерді қайта санап өзгеріс коэффициентін зерттеу.

5.1.4 Ондық қосатын есептеуіштерді зерттеу.

5.1.5Ксч=24 коэффициенті кезіндегі есептеуішті зерттеу.

 

5.2 Electronics Workbench – дегі элементтер мен құрылғыларды қолдану

 

5.2.1 Функционалды генератор.

5.2.2 Логикалық түтікше.

5.2.3 Логикалық анализатор.

5.2.4 Кернеу +5В.

5.2.5 Сигнал “Логикалық бірлік”.

5.2.6 Генератордың импульстері.

5.2.7 Екіпозициялық қосылғыштар.

5.2.8 Екікірісті элемент И-НЕ

5.2.9 RS,JK және D-триггерлері.

5.2.10 Микросұлба 74160(немесе K155ИЕ9)

5.2.11 Жетісегментті индикатор.

 

5.3 Жұмыстың жасалуына әдістемеліқ нұскаулар

 

5.3.1 (5.2.1 пунктіне) Қосатын есептеуіштерді жұмыс принципін зерттеу. 5.1 суретіндегі сұлба с14_06 файлын ашыңыз. Сұлбаны қосыңыз. Есептеуіштерді қайта санап коэффициентін анықтау.

Қосатын есептеуіштердін жұмысынан уақыттық диаграмманы тұрғызып, логикалық түтікше көмегімен шығыс жағдайын бақылап отырып және С кілті көмегі арқылы тактті импульсті сұлбаның кірісіне жіберу (C,Q1,Q2,Q3).

 

 

 

5.1 Сурет

 

5.3.2 Шығатын есептеуіштердің жұмыс принципін зерттеу. 5.2 суретіндегі c14_07 файлын ашыңыз. Сұлбаны қосыңыз. Шығатын есептеуіштердін жұмысынан уақыттық диаграмма салу.

 

 

 

5.2 Сурет

5.3.3 5.2 суретіндегі сұлбада логикалық анализатордын кірісін триггерлердін инверсті кірісіне қосу керек. Сұлбаны қосыңыз. 5.3.1 экспериментіндегі диаграммаларымен салыстырыңыз.

 

5.3 Сурет

 

5.3.3 Өзгерген қайта есептеу коэффициентімен есептеуіштерді зерттеу.

         5.3.4. 1 5.4 суретіндегі  c14_08 файлын ашыңыз.

 

 

5.4 Сурет

 

Сұлбаны қосыңыз. Есептеуіштің жұмысынан уақыттық диаграмманы тұрғызып, логикалық түтікше көмегімен есептеуіштердің шығыс жағдайын бақылап отырып және С кілті көмегі арқылы тактті импульсті сұлбаның кірісіне жіберу (C,Q1,Q2,Q3). Есептеуішті қайта санап коэффициентін анықтау.

5.3.4 Есептеуіштің комбинациялық бөлігінің құрылысын 5.5 суретіндегі сұлбаны сәйкесінше өзгерту. .Есептеуіштің жұмысынан уақыттық диаграмманы тұрғызып, логикалық түтікше көмегімен есептеуіштердің шығыс жағдайын бақылап отырып және С кілті көмегі арқылы тактті импульсті сұлбаның кірісіне жіберу (C,Q1,Q2,Q3).

 

 

5.5 Сурет

 

5.3.5 Қосылғыш ондық есептегіштің жұмысын зерттеу.

Есептегіштің сұлбасын жинаңыз (5.6 сурет). Есептегіш 10-ға тең қайта санау коэффициенті бар. Ол 0-ден 9-ға дейін санайды. Кірісіне оныншы импульс келіп түскенде, оның шығыстары нольдік қалыпқа қойылады. Сұлбада синхронды JK-тиггері қолданылған. Бірінші триггер әр кіріс сигналдың азаюында өз қалпын өзгертеді. Себебі оның J және K кірістері ықтиярсыз түрде логикалық нольге қосылған. Екінші триггердің J кірісі 4-ші кіркістің инверсті шығысына қосылған және онда 8-ші импульс келіп түскенше дейін 1 тұрады. Бұл триггер бірінші триггердің шығысынан келген қуаттың теріс өзгерісінде өзгереді, яғни 2,4,6,8 импульстарында. Үшінші триггер 4-ші және 8-ші импульстарда өзгереді.

8-ші импульс келіп түскенде триггердің күйі орнатылады.: алғашқы үш триггердің тура шығыстарында логикалық 0 тұрғанда, 4-ші триггердің тура шығысында логикалық бір тұрады. 9-шы импульс бірінші триггерді ғана ауыстырып қосады, сонымен қатар, оның шығысында басқа триггерлерге әсер ете алатын оң айырым болады.

10-шы импульс бірінші триггерді нольдік күйге келтіріп, оның тура шығысында екінші және төртінші триггердің С кірісіне өтетін теріс айырым пайда болады. Төртіншінің инверсті шығысынан екінші триггердің J кірісіне логикалық ноль келіп түседі, сондықтан қай күйде болмасын, оның тура шығысында логикалық ноль болады.

«И» сұлбасы арқылы төртінші триггердің  кірісіне ноль беріледі. триггер бірлік күйде болып, басқарушы айырым келіп түскенде триггердің С кірісі нольге түсіріледі.

5.6 Сурет

 

Сұлбаны қосыңыз. Жиілігі 1 Гц және амплитудасы 5В болатын кіріс импулстары функционалды генератордан беріледі. Барлық триггерлердің бастапқы орнатылуы  [F] қосқышының R кірісіне логикалық 1-дің қысқа уақытта жіберілуімен орындалады. Сұлбаның дұрыс жиналуын және жұмысын жетісегментті индикатор арқылы тексеріңіз. Содан кейін, логикалық анализатордың кірісіне триггердің тура шығыстарын қосып, уақыттық диаграммаларды алыңыз. Оларды сызып алыңыз.

 

5.3.6 Есептеу коэффициентінің көмегімен Ксч = 24 есептегішті зерттеу.

Сұлбаны жинаңыз (5.7 сурет). Есептеу екі ИМС 74160-та орындалған (К155ИЕ9  аналогы) және Ксч = 24 коэффициентін қамтамасыз етеді. 74160 микросұлбасы – декадалық екілік-ондық есептегіш. Бірнеше ИЕ-есептегіштері синхронды көпдекадалы есептегішті құрайды. Барлық триггерлерді ығыстыру CLR жалпы кіріс ығыстыруына асинхронды. Синхронды каскадталуға микросұлбаның екі кірісті рұқсаты бар: ENP (параллелді), ENT (қосалқы) және RCO шығысы – есептеудің аяғы. LOAD параллельді жүктелудің кірісі келесі тактілі импульс келгенде A,B,C,D кірістеріндегі мәліметтерге есептегішке жүктелуге рұқсат етеді. (Берілген сұлбада параллельді кіріс қосылмаған).

Жиілігі 1Гц және амплитудасы 5В болатын фунционалды генератордың импульстері бірінші каскадты есептегіштің CLK синхрокірісіне келіп түседі.  Есептегіштің QA, QB, QC, QD шығыстарынан импульстар жетісегментті индикатордың кірісіне барады. Бірінші каскадтың шығысында 9 саны орнағанда (екілік кодта – 1001), логикалық 1 «И» сұлбасы арқылы екінші каскадтың CLK кірісіне түседі. 24-ші импулс келгеннен кейін

 

.

5.7 Сурет

 

екіші «И» сұлбасының шығысында CLK’ ығыстыруының шығысына түсіп, есептегішті гнольге келтіретін логикалық 1 пайда болады.

Сұлбаны қосыңыз. Сұлбаның дұрыс жиналуын және жұмысын жетісегментті индикатор арқылы тексеріңіз. Содан кейін есептегіштердің  QA, QB, QC, QD шығыстарын (немесе индикатордың кірісін ) логикалық анализатордың кірістеріне қосып, уақыттық диаграммаларды алыңыз. Оларды сызып алыңыз.

 

 

5.5 Қорытынды сұрақтар

 

5.5.1 Есептегіштер деген не? Олар қандай типті болады?

5.5.2 Не себепті есептегіш D-триггерінде триггердің есептегіш кірістерін алдыңғы каскадтың инверсті шығысына қосқанда – қосқыш, ао турасына қосқанда – азайғыш болады?

5.5.3 Триггердің есептегіш кірістерін алдыңғы каскадтың тура шығыстарына қосқанда JK триггерінде есептегіш қай режимде жұмыс істейтін болады? Триггердің есептегіш кірістерін инверсті шығысқа қосқанда жұмыс режимі қалай өзгереді?

5.5.4 Есептегіштің қайта есептеу коэффициентін қалай өзгертуге болады?

5.5.5 КСЧ={3, 5, 7, 9, 10, 12, 14, 15, 24, 30} қайта есептеу коэффициенті бар есептегіш құрамындақанша триггер болу керек?

5.5.6 Екілік есептегіште қайта есептеу коэффициенті 8-ге, триггер саны 3-ке тең. Есептегіш кіріске тактіліимпульс келіп түскенде, есептегіш өз күйін келесідей өзгертеді:  000-001-010-011-100-101-110-111-000. Әр өтуде есептегіштің бір уақытта қанша триггері өз күйін өзгертеді? Триггерлер өз күйлерін бір уақытта өзгертеді деген дұрыс па? Есептегіштің 111 күйінен 000 күйіне өтуі қалай жүргізіледі? Триггерлердің қайсысы өз күйін бірінші болып өзгертеді? Екінші триггердің ауысуының өзгеру себебі неде? Есептештің 011 күйінен 100 күйіне өту кезінде триггердің күйлері өзгеру процесі қалай жүреді?

 

Мазмұны 

Кіріспе

4

1 Electronics Workbench туралы қыскаша анықтамалар

5

2 Зертханалық жұмыс №1. Логикалық  сұлбалардың комбинациялық  синтезі

12

3 Зертханалық жұмыс №2.Дешифратордың жұмысын зерттеу

22

4 Зертханалық жұмыс №3.Тригерлердың жұмысын зерттеу

31

5 Зертханалық жұмыс №4. Есептеуіштердін жұмысын зерттеу

38

Әдебиеттер тізімі

44

 

Әдебиеттер тізімі

 

1.     Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: Учеб.для вузов – М.:Высш.шк.,2006, - 800 с.

2.     Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. Под ред. О.П.Глудкина. – М.: Горячая линия-Телеком. 2005 – 768 с.

3.     Кучумов А.И. электроника и схемотехника: Уч.пособие. – М.:Гелиос АРВ, 2002. – 304 с.

4.     Панфилов Д.И. идр. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench. – том 2 – М.: ДОДЭКА, 2000. – 228 с.

5.     Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. – М.: Мир, 20001. – 379 с.

6.     Жолшараева Т.М. Электроника: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2010.-80 с.

7.     Жолшараева Т.М. Микроэлектроника. Интегралды микросхемлар: Учебное пособие. Алматы: АИЭС, 2007. – 81с.

8.                   Б.М.Шайхин, Ұ.Қ.Дегембаева. Электроника және аналогтық құрылғылардың схемотехникасы. – Алматы: АЭжБИ, 2008. – 82 б.

9.       

 

2011 ж қосымша жоспары, ретті 209