Материал: Электроника. методические указания к выполнению лабораторных работ № 5-8 по дисциплине «Электроника» для студентов направления «Электроэнергетика и электротехника». Савельева Е.Л., Шелякин В.П

Простейшая схема, позволяющая запоминать двоичную информацию, строится на основе простейших логических элементов, «ИЛИ» или «И». Такая схема, построенная на элементах «И» приведена на рис.7.12. Вход S (Set) позволяет устанавливать выход триггера Q в единичное состояние при подаче на его вход логического нуля. Вход R (Reset) позволяет сбрасывать выход триггера Q в нулевое состояние при подаче на его вход логического нуля.

Рис. 7.12. Схема простейшего триггера на схемах «И». Входы R и S инверсные (активный уровень '0')

Точно так же можно построить RS триггер и на логических элементах «ИЛИ». Схема RS триггера, построенного на логических элементах «ИЛИ» приведена на рис. 7.13. Единственное отличие будет заключаться в том, что сброс и установка триггера будет производиться единичными логическими уровнями.

Рис. 7.13. Схема простейшего триггера на схемах «ИЛИ». Входы R и S прямые (активный уровень '1')

Так как триггер при построении его на различных элементах работает одинаково, то его изображение на принципиальных схемах тоже одинаково. Изображение простейшего триггера на принципиальных схемах приведено на рис. 7.14.

Рис. 7.14. Обозначение простейшего триггера на принципиальных схемах

Схема триггера позволяет запоминать состояние логической схемы, но так как в начальный момент времени может возникать переходный процесс (в цифровых схемах этот процесс называется опасные гонки), то запоминать состояния логической схемы нужно только в определенные моменты времени, когда все переходные процессы закончены. То есть цифровые схемы требуют

25

синхросигнала. Все переходные процессы должны закончиться за время периода синхросигнала. Для таких цифровых схем требуются синхронные триггеры. Схема синхронного триггера приведена на рис. 7.15, а обозначение на принципиальных схемах на рис. 7 16.

В приведенной схеме для записи логического 0 и логической 1 требуются разные входы, что не всегда удобно. Поэтому для запоминания дискретной информации применяются D триггеры. Схема такого триггера приведена на рис. 7.17, а обозначение на принципиальных схемах на рис. 7.18.

7.3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

7.3.1.Описание стенда

1.Внимательно изучить стенд с расположенными на нем комбинационными и последовательностной схемами (RS –триггер). Схема стенда представлена на рис. 7.19.

На стенде размещены интегральные логические схемы 155 серии, а именно: схема DD1-простая логика 2И;

схема DD2инвертор (НЕ).

схема DD3 (К155ЛА3), в корпусе которой находятся четыре двухвходовые логические схемы 2И-НЕ.

Одна из этих схем выведена отдельно –DD3.1.

На базе двух других построен RS-триггер (триггер с раздельными входами,

схемы DD3.2, DD.3.3).

26

На все схемы подано напряжение питания 5В (на чертеже не показано).

Рис. 7.19. Схема лабораторного стенда

Индикация состояний выходов этих схем осуществляется светодиодами VD1, VD2,VD3, VD4,VD5, которые подключаются к выходам этих схем.

20—21; 27—23; 28—25;40—37;41—38.

Входные сигналы высокого уровня поступают на входы логических схем через сопротивления R1 и R2 c гнезд 5-6, 7-8-10-11, 12-13.

Входные сигналы низкого уровня реализуются подключением входов к общей шине ( клеммы 4, 16, 19, 32, 44).

7.3.2. Исследование логических схем «2И», «НЕ», «2И-НЕ»

Определить таблицу истинности для всех схем. Для этого подавать на входы логических схем комбинации сигналов высокого уровня (логический 1) и низкого уровня (логический 0) напряжения и фиксировать состояние выхода.

При нуле на выходе схемы светодиод загорается, а при единице - гаснет. Занести результаты в табл. 7.2 для схем «2И» и «2И-НЕ»

Таблица 7.2

и в табл.7.3 для схемы НЕ

27

Таблица 7.3

7.3.3. Исследование RS-триггера

Определить таблицу истинности для RS-триггера. Соединить гнезда 33-35

и 34-36.

Моделировать подачу на триггер кодовых комбинаций 00,01,10,11 с помощью переключателя SB1 и одновременно фиксировать состояние выходов (прямого и инверсного). Данные занести в табл.7.3. В исходном состоянии на входы S и R поданы высокие уровни напряжения (логический 1). При условии соединения гнезд 31 и 32, переключая SB1 можно подавать на входы 35 и 36 низкие уровни напряжения (логический 0). Состояния выходов занесите в таблицу.

Таблица 7.4

7.4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Как работает логическая схема «И»?

2.Как работает логическая схема «ИЛИ»?

3.Как работает логическая схема «НЕ»?

4.Как работает логическая схема «И-НЕ»?

5.Как работает логическая схема «ИЛИ-НЕ»?

6.Нарисовать таблицы истинности для логических схем «И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ».

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Миловзоров О. В. Электроника / О. В. Миловзоров, О. Г. Панов. - М.:

Высш. шк., 2005. - 288 с.

2.Основы промышленной электроники: учебник / под ред. В. Г. Герасимова.

-М.: Высш. шк., 1986. -178 с.

3.Горбачев Г. Н. Промышленная электроника / Г. Н. Горбачев, Е. Е. Чаплыгин. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

4.Новожилов О. П. Основы цифровой техники / О. П. Новожилов. –

М.: ИНФРА-М, 2005. - 430 с.

28

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ РЕГИСТРАЦИИ ЧИСЛА ИМПУЛЬСОВ

8.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение функционирования комплексного цифрового устройства на основе комбинационных и последовательностных схем, обеспечивающего подсчет числа импульсов и индикацию результата в десятичном коде.

8.2.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цифровым счетчиком импульсов называют устройство, реализующее счет числа входных импульсов и фиксирующее это число в каком-либо коде.

Обычно счетчики строят на основе триггеров, поэтому счет импульсов ведется в двоичной системе счисления. Для получения счетчика, работающего в десятичном коде, применяют обратные связи. На рис. 8.1 приведена функциональная схема десятичного (декадного) счетчика импульсов на четырех триггерах и его условное обозначение.

Установка нуля

Рис. 8.1. Десятичный счетчик импульсов

С выхода триггера Т4 сигналы обратной связи поступают на входы триггеров Т2, Т3. Благодаря этому после поступления на вход счетчика восьмого импульса на выходе триггера Т4 появляется сигнал «1», который переводит триггеры Т3, Т2 из состояния «0» в состояние «1». Таблица 8.1. – таблица переходов десятичного счетчика.

29