 |
Лабораторная работа № 5
|
|
|
|
ТЕМА: Реализация на интегральных микросхемах комбинационного устройства
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Получение практических навыков по реализации на интегральных микросхемах и проверке правильности функционирования комбинационных устройств.
ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ: Требуется синтезировать и реализовать на интегральных микросхемах комбинационное устройство, реализующее логическую функцию F(a,b,c,d). Структурная схема синтезируемого автомата на уровне «черного ящика» представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Представление комбинационного устройства
на уровне «черного ящика»
Функционирование автомата задаётся преподавателем в виде таблицы истинности, например, следующей:
| a | b | c | d | F |
| * | ||||
| * | ||||
| * | ||||
Разрешается использовать микросхемы 155 серии малой и средней степени интеграции, но только тех, модели которых имеются в пакете схемотехнического моделирования EWB 5.Х. Зарубежным аналогом 155 серии является серия SN 74.
Проверку правильности функционирования разработанного комбинационного устройства проводить средствами пакета схемотехнического моделирования EWB 5.Х как на уровне схемы электрической функциональной, так и на уровне схемы электрической принципиальной.
В отчете по данной лабораторной работе все представленные электрические схемы разработанного комбинационного устройства должны быть оформлены в соответствии с действующими стандартами:
|
|
|
ГОСТ 2.701 – 84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования.
ГОСТ 2.708 – 81 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники.
ГОСТ 2.743 – 91 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.
5.1. Краткие теоретические сведения
Практической реализации комбинационных устройств предшествует формальный синтез некоторой первоначальной схемы электрической функциональной (СЭФ). Разработка СЭФ включает: рациональное доопределение логической функции (для частично определенной функции); представление логической функции в аналитическом виде (СДНФ, СКНФ, ДНФ, КНФ и т.п.); тождественные формальные преобразования полученного аналитического описания с целью наиболее рациональной практической реализации заданного устройства.
Под рациональной схемой электрической принципиальной (СЭП) следует понимать такую схему, которая реализует заданную логическую функцию наименьшим количеством интегральных микросхем и с более простой схемой соединений между микросхемами. При этом необходимо стремиться к тому, что бы количество разновидностей используемых микросхем было бы минимально возможным.
Исходя из понятия «рациональной СЭП» становится ясно, что задача разработки СЭП плохо формализуема, и, по сути, является многокритериальной задачей с противоречивыми целями. Такого рода задачи решаются комбинированием формальных методов и эвристических методов, которые приобретаются разработчиком цифровой аппаратуры на основе практического опыта.
Наиболее общими эвристическими методами являются следующие:
- необходимо очень хорошо знать номенклатуру серии интегральных микросхем, на которых предполагается практическая реализация комбинационного устройства (КУ);
- при реализации КУ на микросхемах малой степени интеграции может быть целесообразно преобразовать исходное аналитическое выражение к логическому базису И-НЕ или ИЛИ-НЕ;
|
|
|
- при реализации КУ на микросхемах малой степени интеграции может быть целесообразно использовать комбинированные логические микросхемы типа ЛР и/или микросхем с открытым коллектором, допускающим реализацию монтажного И;
- при использовании микросхем средней степени интеграции эффективно могут быть использованы полные дешифраторы (ИД) и/или мультиплексоры (КП) [2,4].
В ниже следующей таблице представлен перечень логических микросхем, разрешенных для использования и модели которых имеются в пакете схемотехнического моделирования EWB 5Х.
5.2. Библиотека интегральных ТТЛ микросхем пакета схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.Х
| № | EWB | Отечественный аналог | |
| Тип | Функциональное назначение | ||
| ИД Дешифраторы | |||
| ИД 3 | Дешифратор 4 → 16 | ||
| ИД 4 | Сдвоенный дешифратор 2 → 4 | ||
| ИД 5 | Сдвоенный дешифратор 2 → 4 с ОК | ||
| ИД 6 | Дешифратор 4 → 10 | ||
| ИД 7 | Дешифратор 3 → 8 | ||
| ИД 10 | Дешифратор 4 → 10 с ОК | ||
| ИД 14 | Два дешифратора 1 → 4 | ||
| ИД 24 | Двоично-десятичный дешифратор с ОК | ||
| КП Прочие коммутаторы и ключи (мультиплексоры) | |||
| КП 1 | Селектор-мультиплексор 16→1 со строб. | ||
| КП 2 | 2 селектора-мультиплексора 4 →1 | ||
| КП 7 | Селектор-мультиплексор 8 →1 со строб. | ||
| КП 11 | 4 двух.разр сел-мультипл.2→1 с 3 сост. | ||
| КП 12 | 2 сел - мультиплексора 4 →1 с 3 сост. | ||
| КП 13 | 4 двух.разр сел-мульт. 2→1 с памятью | ||
| КП 14 | 4 двух.разр сел-мультипл.2→1 с 3 сост. | ||
| КП 15 | Сел - мультиплексор 8 →1 с 3 сост. | ||
| КП 16 | 4 разрядный селектор-мультипл. 2 → 1 | ||
| КП 17 | 2 сел - мультиплексора 4 →1 с 3 сост. | ||
| КП 18 | 4 разрядный селектор-мультипл. 2 → 1 | ||
| КП 19 | 2 сел - мультиплексора 4 →1 |
Продолжение таблицы
| № | EWB | Отечественный аналог | |
| Тип | Функциональное назначение | ||
| ЛА Логические элементы И–НЕ | |||
| ЛА 1 | Два элемента 4И–НЕ | ||
| ЛА 2 | Элемент 8И–НЕ | ||
| ЛА 3 | Четыре элемента 2И–НЕ | ||
| ЛА 4 | Три элемента 3И–НЕ | ||
| ЛА 6 | Два элемента 4И–НЕ с пов. нагр. сп. | ||
| ЛА 7 | Два элемента 4И–НЕ с ОК | ||
| ЛА 9 | Два элемента И–НЕ с отк. коллект. (ОК) | ||
| ЛА 10 | Три элемента 3И–НЕ с ОК | ||
| ЛА 11 | Четыре высоков. элемента 2И–НЕ с ОК | ||
| ЛА 12 | Четыре элемента 2И–НЕ с пов. нагр. сп. | ||
| ЛА 13 | Четыре элемента 2И–НЕ с ОК | ||
| ЛА 19 | Элемент 12И-НЕ с тремя состояниями | ||
| ЛЕ Логические элементы ИЛИ–НЕ | |||
| ЛЕ 1 | Четыре элемента 2И–НЕ | ||
| ЛЕ 3 | Два элемента 4ИЛИ–НЕ | ||
| ЛЕ 4 | Три элемента 3ИЛИ–НЕ | ||
| ЛЕ 5 | Четыре элемента 2ИЛИ–НЕ с ОК | ||
| № | EWB | Отечественный аналог | |
| Тип | Функциональное назначение | ||
| ЛИ Логические элементы И | |||
| ЛИ 1 | Четыре элемента 2И | ||
| ЛИ 2 | Четыре элемента 2И с ОК | ||
| ЛИ 3 | Три элемента 3И | ||
| ЛИ 6 | Два элемента 4И |
Окончание таблицы
|
|
|
| № | EWB | Отечественный аналог | |
| Тип | Функциональное назначение | ||
| ЛЛ Логические элементы ИЛИ | |||
| ЛЛ 1 | Четыре элемента 2ИЛИ | ||
| ЛН Логические элементы НЕ | |||
| ЛН 1 | Шесть элементов НЕ | ||
| ЛН 2 | Шесть элементов НЕ с ОК | ||
| ЛН 3 | Шесть высоковольт. элементов НЕ с ОК | ||
| ЛН 4 | Шесть повторителей с ОК |
5.3. Условные графические обозначения микросхем и краткое описание их работы
ИД – дешифраторы
 | |||||||
 |  | ||||||
 |
Рис.5.2 Рис.5.3 Рис.5.4
 |  |
Рис.5.5 Рис.5.6
 |  | ||
Рис.5.7 Рис.5.8
Микросхема ИДЗ. В зависимости от двоичного кода, поступающего на входы «1»... «8», на соответствующем выходе действует сигнал уровня «0» при условии, что «0» действует на обоих входах разрешения SE1 и SE2. Дешифратор ИДЗ может также использоваться в качестве демультиплексора (селектора) 1—16. В этом случае один из входов SE используется для приема данных, а входы «1»... «8» — в качестве адресных.
Микросхема ИД6 — преобразователь двоичного кода в десятичный (позиционный). Если десятичный эквивалент двоичного кода превышает 9 — на всех выходах уровень «1».
|
|
|
Микросхема ИД7 имеет трехвходовой логический элемент разрешения, управляемый разнополярными сигналами, что позволяет, соединив параллельно три ИС, получить дешифратор с 24-мя выходами, а используя четыре микросхемы ИД7 и дополнительный инвертор, дешифратор 5—32.
|
|
|
А. Лабораторная установка
Бригадно-лабораторная система обучения
Клиническая лабораторная диагностика_каз
Контрольная работа 5.
КОРОТКО О ВАШЕМ ДОХОДЕ ИЛИ КАК ЭТО РАБОТАЕТ.
Лабораторная диагностика
Лабораторная диагностика антифосфолипидного синдрома и волчаночного антикоагулянта (см. также «Тромбозы. Волчаночныи антикоагулянт»)
Лабораторная диагностика воздушно-капельных инфекций
Лабораторная диагностика гиперкальциемии у детей
Лабораторная диагностика инфекций кожных покровов
