Изучение принципа построения и работы типовых функциональных схем цифровых вычислительных машин, построенных на базе логических элементов, триггеров, мультиплексоров, дешифраторов и счетчиков

Цель работы: изучение принципа построения и работы типовых функциональных схем цифровых вычислительных машин, построенных на базе логических элементов, триггеров, мультиплексоров, дешифраторов и счетчиков.

Основные понятия.

Цифровые микросхемы представляют собой электронные устройства, позволяющие строить практически все узлы и блоки ЭВМ, в которых обрабатываемая информация представлена в виде двоичных чисел. В основе цифровых микросхем находятся простейшие комбинационные цифровые элементы (логические элементы). Простейшей логической функцией является функция НЕ (логическое отрицание или инверсия). По виду реализуемой логической функции базовые логические элементы могут быть разделены на простейшие элементы одноступенчатой (И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ) и двухступенчатой (И-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ) логики. Следует отметить, что логические элементы могут работать в двух логических режимах. Если за «1» принят высокий уровень сигнала, имеет место «положительная логика» элемента ИЛИ-НЕ. Если за «1» принят низкий уровень сигнала, получаем «отрицательную» логику элемента И-НЕ. Как правило, паспортное обозначение ЛЭ соответствует функции, реализуемой для «положительной» логики. Примеры реализации с помощью ЛЭ различных функций приведены  в таблице 1

Таблица 1 – примеры реализации различных функций

№	Элемент (схема)	Выполняемая функция
1	НЕ (инвертор)	логическое отрицание
2	И (конъюнктор)	логическое умножение
3	ИЛИ -дизъюнктор	логическое сложение
4	ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)	логическое сложение с отрицанием
5	И-НЕ (штрих Шеффера)	логическое умножение с отрицанием
6	И-ИЛИ	логическое умножение с последующим сложением
7	И-ИЛИ-НЕ	логическое умножение с последующим сложением и отрицанием

Порядок выполения работы

Задание 1

Ознакомиться с принципом работы установки.

Задание 2

            Собрать на стенде функциональную схему приведенную на Рис. 1 и исследовать ее переключательную функцию.

Задание 3

Собрать на стенде функциональную схему, приведенную на Рис. 2 и исследовать ее переключательную функцию

Значение	1-ый счетчик	2-ой счетчик
1010	1010	1010
	0110	0110
	0010	0110
	0100	0110
	0000	0110
	1110	1110
	0001	0001
	0110	0001
	0010	0001
	1110	1001
	1001	1001

Задание 4

Собрать на стенде функциональную схему приведенную на Рис. 3 и исследовать ее переключательную функцию

Вывод: на основании проделанной работы, мы познакомились принципом построения и работы типовых функциональных схем цифровых вычислительных машин, построенных на базе логических элементов, триггеров, мультиплексоров, дешифраторов и счетчиков.

Цель работы: изучение принципа построения и работы типовых функциональных схем цифровых вычислительных машин, построенных на базе логических элементов, триггеров, мультиплексоров, дешифраторов и счетчиков.

Основные понятия

Цифровые микросхемы представляют собой электронные устройства, позволяющие строить практически все узлы и блоки ЭВМ, в которых обрабатываемая информация представлена в виде двоичных чисел. В основе цифровых микросхем находятся простейшие комбинационные цифровые элементы (логические элементы). Простейшей логической функцией является функция НЕ (логическое отрицание или инверсия). По виду реализуемой логической функции базовые логические элементы могут быть разделены на простейшие элементы одноступенчатой (И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ) и двухступенчатой (И-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ) логики. Следует отметить, что логические элементы могут работать в двух логических режимах. Если за «1» принят высокий уровень сигнала, имеет место «положительная логика» элемента ИЛИ-НЕ. Если за «1» принят низкий уровень сигнала, получаем «отрицательную» логику элемента И-НЕ. Как правило, паспортное обозначение ЛЭ соответствует функции, реализуемой для «положительной» логики. Примеры реализации с помощью ЛЭ различных функций приведены  в таблице 1

Таблица 1 – примеры реализации различных функций

№	Элемент (схема)	Выполняемая функция
1	НЕ (инвертор)	логическое отрицание
2	И (конъюнктор)	логическое умножение
3	ИЛИ -дизъюнктор	логическое сложение
4	ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)	логическое сложение с отрицанием
5	И-НЕ (штрих Шеффера)	логическое умножение с отрицанием
6	И-ИЛИ	логическое умножение с последующим сложением
7	И-ИЛИ-НЕ	логическое умножение с последующим сложением и отрицанием

Описание и принцип работы установки

Элементная база установки - интегральные микросхемы серий K155 (KM155), К555 (КМ555), K531 (KP531), KP1531.

Установка содержит:

-  набор изучаемых элементов и устройств цифровой техники;

-  наборное поле, на которое выведены входа и выходы элементов и устройств;

-  блок задающий, являющийся источником синхросигналов;

-  блок питания;

-  набор элементов и устройств цифровой техники включает в себя:

-  логические элементы: И - НЕ (2 – входовые)                                   4

– " – И-НЕ (3 – входовые)                                       6

– " – И-НЕ (4 – входовые)                                       4

– " –  И (2 – входовые)                                                         4

– " – ИЛИ (2 – входовые)                                        4

– " – ИЛИ-НЕ (3 – входовые)                                              3

-  повторитель с тремя состояниями выхода                                               4

-  логические элементы "отрицание равнозначности"                        4

-  триггерные схемы с комбинированными входами,

-  со статическим управлением записью                                              4

-  триггерные схемы с комбинированными входами,

-  с динамическим управлением записью                                             4

-  сдвоенный дешифратор 2 – 4 K155 ИД4                                           1

-  дешифратор 3 – 8 KP531 ИД7                                                                    2

-  сдвоенный мультиплексор 4 – 1 K155 КП2                                       1

-  мультиплексор на 8 каналов K155 КП7                                             1

-  четырехразрядный мультиплексор  KP531 КП11                             1

-  синхронный десятичный счетчик КМ555 ИЕ9                                 1

-  реверсивный двоичный счетчик КЧ555 ИЕ13                                  2

-  Уровни сигналов в установке: