Тема работы: Исследование шифратора

11.2 Цель работы:Изучение устройства и работы шифраторов.

 

11.3 Оборудование и программное обеспечение

- персональный компьютер

- программа Electronics Workbench

 

11.4 Теоретическая часть работы

 

Шифратор – схема, имеющая 2n входов и n выходов, функции которой во многом противоположны функции дешифратора (рисунок 26) комбинационная схема в соответствии с унитарным кодом на своих входах формирует позиционный код на выходе (таблица 13)

 

 

Рисунок 27 - графическое обозначение шифратора на 4 входа

 

Таблица 13 – Таблица истинности шифратора

 

Входы	Выходы
			х
		x	х
	х	x	х

 

11.5 Выполнение работы

11.5.1 Изучить схему шифратора. Определить принцип работы схемы.

11.5.2 Реализовать схему в программе моделирования.

11.5.3 С помощью моделирования получить таблицу истинности схемы.

11.5.4 Ответить на контрольные вопросы.

11.6 Контрольные вопросы

11.6.1 значение шифраторов

11.6.2 В чем состоит принцип работы шифратора?

11.6.3 Как определить количество выходов шифратора по количеству входов?

 

11.7 Вывод

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

12.1 Тема работы:Исследование дешифратора

12.2 Цель работы: Изучение устройства и работы дешифраторов.

12.3 Оборудование и программное обеспечение:

- персональный компьютер

- программа Electronics Workbench

 

12.4 Теоретическая часть работы

Дешифратором называется комбинационная схема, имеющая n входов и 2n выходов и преобразующая двоичный код на своих входах в унитарный код на выходах. Унитарным называется двоичный код, содержащий одну и только одну единицу, например 00100000. Условно-графическое обозначение дешифратора на три входа приведено на рисунке 28.

 

 

Рисунок 28 - Условно-графическое обозначение трехходового дешифратора

 

Номер разряда, в котором устанавливается "1" на выходе дешифратора, определяется кодом на его входах. Ниже приведена таблица истинности трехходового дешифратора (таблица 14).

 

Таблица 14 – Таблица истинности дешифратора

 

Входы	Выходы

 

Реализация дешифратора достаточно проста, так как таблица истинности для любого выхода имеет только одну единицу. На рисунке 28 представлена схема формирования сигнала на одном из выходов дешифратора (сигнал f5 на выходе 5):

 

Рисунок 29 - Схема формирования сигнала на выходе 5 трехходового дешифратора

 

Из представленной схемы видно, что фактически логику преобразования выполняет лишь элемент 2, в то время как элемент 1 служит для получения инверсии сигнала x1, а элемент 3 преобразует полученное на элементе 2 инверсное значение функции в прямое. Многие элементы хранения, например триггерные схемы, позволяют получать сигнал в парафазном коде, то есть имеют два выхода, на одном из которых сигнал имеет прямое, а на другом – инверсное значение. Это позволяет избавиться от элемента 1 в схеме. Если предположить, что значения выходных сигналов имеют инверсный вид по отношению к представленному в таблица 14, то отпадает необходимость в элементе 3. В большинстве реальных интегральных микросхем реализованы именно дешифраторы с инверсными выходами. Обозначение такого дешифратора показано на рисунке 30.

 

 

Рисунок 30 - Условно-графическое обозначение дешифратора с инверсными выходами

 

На выходах такого дешифратора образуется унитарный код, содержащий один и только один ноль. Например, если входные сигналы имеют значение 1102=610, то выходы дешифратора, представленного на рисунке 29, будут находиться в состоянии 10111111, то есть выход 6 будет иметь значение, отличное от остальных выходов.

 

Дешифраторы широко применяются в различных устройствах компьютеров. Прежде всего, они используются для выбора ячейки запоминающего устройства, к которой производится обращение для записи или считывания информации. При этом часть разрядов адресного кода может дешифрироваться дешифраторами, выполненными в виде отдельных интегральных схем, а другая часть разрядов (обычно младшая) дешифрируется с помощью дешифраторов, встроенных непосредственно в БИС запоминающего устройства. Кроме того, дешифраторы находят применение в устройстве управления для определения выполняемой операции, построения распределителей импульсов и в других блоках.

 

12.5 Выполнение работы

12.5.1 Изучить схемы дешифраторов, представленных для соответствующего варианта. Определить принцип работы схемы.

12.5.2 Используя схему записать логическое выражение, определяющее ее работу.

12.5.2 Реализовать схему в программе моделирования.

12.5.4 С помощью моделирования получить таблицу истинности схемы.

12.5.5 Разработать схему для трехвходового дешифратора.

12.5.6 Ответить на контрольные вопросы.

 

 

Рисунок 31 - Схемы устройства дешифраторов.

 

12.6 Контрольные вопросы

 

12.6.1 Какой тип дешифратора исследуется в работе?

12.6.2 В чем состоит принцип работы дешифратора?

12.6.3 Как определить количество выходов дешифратора по количеству входов?

12.6.4 Какое назначение у входа обозначенного буквой Е?

 

12.7 Вывод

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

13.1 Тема работы:Исследование мультиплексора

13.2 Цель работы: Изучение работы мультиплексоров

 

13.3 Оборудование и программное обеспечение:

- персональный компьютер

- программа Electronics Workbench

 

13.4 Теоретическая часть работы

 

Мультиплексоры (английское Multiplexer) предназначены для поочередной передачи на один выход одного из нескольких входных сигналов, то есть для их мультиплексирования. Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Например, 2-канальный 4-разрядный мультиплексор имеет 4 выхода, на каждый из которых может передаваться один из двух входных сигналов. А 4-канальный 2-разрядный мультиплексор имеет 2 выхода, на каждый из которых может передаваться один из четырех входных сигналов. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов — от 1 до 4, причем чем больше каналов имеет мультиплексор, тем меньше у него разрядов.

 

 

Рисунок 32 - Примеры микросхем мультиплексоров

 

Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4-канального мультиплексора необходим 2-разрядный управляющий (адресный) код, а для 16-канального — 4-разрядный код. Разряды кода обозначаются 1, 2, 4, 8 или А0, А1, А2, А5. Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом 3С. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсными. Выход 3С позволяет объединять выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. Некоторые микросхемы мультиплексоров имеют вход разрешения/запрета С (другое обозначение — S), который при запрете устанавливает прямой выход в нулевой уровень.

 

Таблица 15 - Таблица истинности 8-канального мультиплексора

 

Входы	Выход
			Q
			D0
			D1
			D2
			D3
			D4
			D5
			D6
			D7

 

 

В таблице сигналы на входах 0...7 обозначены D0...D7, прямой выход — Q. При единице на входе –EZ оба выхода находятся в третьем состоянии. Выходной сигнал повторяет состояние входного сигнала, номер которого задается входным кодом на входах 1, 2, 4.

 

 

 

 

Рисунок 33 - Пример временной диаграммы мультиплексора.

 

 

На рисунке 33 приведена временная диаграмма работы 4-канального мультиплексора. В зависимости от входного кода на выход передается один из четырех входных сигналов. При запрещении работы на выходе устанавливается нулевой сигнал вне зависимости от входных сигналов.

 

13.5 Выполнение работы

 

13.5.1 Изучить схемы представленные на рисунке 33 Выбрать вариант.

13.5.2 Используя схему записать логическое выражение, определяющее ее работу.

13.5.3 Реализовать схему в программе моделирования.

13.5.4 С помощью моделирования получить таблицу истинности схемы.

13.5.5 Реализовать схему для мультиплексора 74153. На входа 1С0-1С3 подключить генераторы частоты (Clock), на управляющие входа А,В - переключатели (Switch). Установить на генераторах различные значения частоты. Присвоить переключателям соответствующие клавиши. К выходу Y1 подключить индикатор.

13.5.6 Промоделировать схему. Получить алгоритм работы.

13.5.7 Сделать вывод о назначении устройств, и принципах и работы.

 

 

Вариант 1

 

Вариант 2

 

Рисунок 34 - Схемы для моделирования

 

13.6 Контрольные вопросы

 

13.6.1 Какие существуют мультиплексоры?

13.6.2 Как увеличить разрядность мультиплексора? Разработать схему.

13.6.3 Область применения мультиплексоров? Электротехнический аналог мультиплексора?

13.6.4 В чем разница схем на рисунке 34?

 

13.7 Вывод

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА