Содержание
Предисловие......................................................................................................................................... 1
1. Основные логические схемы..................................................................................................... 3
1.1 Основы........................................................................................................................................... 3
1.1.1 Формы изложения и вспомогательные средства....................................................................... 3
1.1.2 Законы алгебры логики............................................................................................................. 5
1.1.3 Совершенные дизъюнктивные нормальные формы................................................................... 6
1.1.4 Совершенные конъюнктивные нормальные формы................................................................... 6
1.1.5 KV-диаграммы........................................................................................................................... 7
1.1.6 Логические функции с элементами НЕ-ИЛИ и НЕ-И.................................................................. 8
1.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 9
1.2.1. Важные двоичные логические операции.......................................................................................................... 9
1.2.2. Законы алгебры логики............................................................................................................. 10
1.2.3 Дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы............................................................. 15
1.2.4 Проектирование микросхем с помощью KV-диаграмм.............................................................. 17
1.2.5 Представление схем в технике НЕ-И и ИЛИ-НЕ........................................................................ 19
1.2.6 Равнозначность........................................................................................................................ 22
1.2.7 Неравнозначность..................................................................................................................... 23
1.2.8 Работа с модулями ТТЛ............................................................................................................ 24
2. Триггер Шмитта............................................................................................................................. 27
2.1 Основы........................................................................................................................................... 27
2.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 28
3. Мультивибратор с двумя устойчивыми состояниями........................................................ 29
3.1 Основы........................................................................................................................................... 29
3.1.1 Общие описания....................................................................................................................... 29
3.1.2 Асинхронные триггеры.............................................................................................................. 29
3.1.3 Синхронные триггеры................................................................................................................ 31
3.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 33
3.2.1 RS-триггер на элементах ИЛИ-НЕ............................................................................................ 33
3.2.2 RS-триггер на элементах НЕ-И................................................................................................. 34
3.2.3 RS-триггер, запускаемый уровнем тактового импульса............................................................ 35
3.2.4 RS-триггеры с доминирующим S- или R-входом....................................................................... 36
3.2.5 D-триггеры................................................................................................................................ 37
3.2.6 RS-триггер, имеющий синхронизацию одним фронтом тактового импульса............................. 38
3.2.7 D-триггер, управляемый двумя состояниями............................................................................ 41
3.2.8 JK-триггер, имеющий синхронизацию одним фронтом тактового импульса............................. 42
4. Мультивибраторы с одним устойчивым состоянием.......................................................... 47
4.1. Основы......................................................................................................................................... 47
4.2. Экспериментальная часть.............................................................................................................. 48
4.2.1. Одновибратор в Digital Trainingssystem..................................................................................... 48
4.2.2. Схемы замедления.................................................................................................................... 49
5. Преобразователь кода, кодирующее устройство................................................................... 53
5.1 Основы......................................................................................................................................... 53
5.1.1. Общие описания....................................................................................................................... 53
5.1.2 Двоично-десятичный код 8421 / преобразователь кода с избытком три................................... 53
5.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 56
5.2.1 Двоично-десятичный код 8421 / Десятичный преобразователь кода......................................... 56
5.2.2 Двоично-десятичный код 8421 / 7-сегментный преобразователь кода....................................... 58
5.2.3 Схемы кодирующего устройства.............................................................................................. 61
6. Вычислительные схемы............................................................................................................. 63
6.1 Основы......................................................................................................................................... 63
6.1.1 Общие описания....................................................................................................................... 63
6.1.2 Полусумматор.......................................................................................................................... 63
6.1.3 Полный сумматор..................................................................................................................... 64
6.1.4 Корректирующие сложения десятичных чисел......................................................................... 65
6.1.5 Вычислитель двоичных чисел................................................................................................... 66
6.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 68
6.2.1 Полусумматор.......................................................................................................................... 68
6.2.2 Полный сумматор..................................................................................................................... 70
6.2.3 Схемы сложения двоично-десятичного кода 8421..................................................................... 72
6.2.4 Полувычитатель........................................................................................................................ 77
6.2.5 Полный вычитатель................................................................................................................... 78
6.2.6 Вычитатель двоичных чисел..................................................................................................... 81
6.2.7 2-битная параллельная схема умножения................................................................................. 83
6.2.8 Вычислительное устройство для 4-разрядных двоичных чисел............................................... 85
7. Счетные схемы.............................................................................................................................. 87
7.1 Основы......................................................................................................................................... 87
7.1.1 Общие описания....................................................................................................................... 87
7.1.2 Асинхронные счетчики.............................................................................................................. 87
7.1.3 Синхронные счетчики................................................................................................................ 88
7.1.4 Счетчик по модулю n................................................................................................................ 90
7.1.5 Программируемые счетчики...................................................................................................... 91
7.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 92
7.2.1 Асинхронные суммирующие счетчики....................................................................................... 92
7.2.2 Асинхронные вычитающие счетчики.......................................................................................... 94
7.2.3 Асинхронный реверсивный счетчик........................................................................................... 96
7.2.4 Асинхронный счетчик по модулю n........................................................................................... 97
7.2.5 Синхронные счетчики................................................................................................................ 99
7.2.6 Программируемые счетчики...................................................................................................... 102
8 Схемы регистров........................................................................................................................... 105
8.1 Основы......................................................................................................................................... 105
8.1.1 Общие описания....................................................................................................................... 105
8.1.2 Регистр сдвига.......................................................................................................................... 105
8.1.3 Универсальный регистр сдвига................................................................................................. 106
8.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 107
8.2.1 Регистр сдвига типа JK............................................................................................................. 107
8.2.2 Регистр сдвига с параллельным вводом данных...................................................................... 109
8.2.3 Последовательный перенос данных......................................................................................... 111
9. Мультиплексный режим............................................................................................................. 115
9.1 Основы......................................................................................................................................... 115
9.2 Экспериментальная часть.............................................................................................................. 117
10 Арифметико-логическое устройство..................................................................................... 121
10.1 Основы....................................................................................................................................... 121
10.1.1 Общие описания..................................................................................................................... 121
10.1.2 Взаимодействие АЛУ с аккумулятором.................................................................................. 121
10.1.3 Модуль вычислительного устройства 74НС / НСТ181............................................................. 122
10.2 Экспериментальная часть.......................................................................................................... 124
10.2.1 Арифметические операции..................................................................................................... 124
10.2.2 АЛУ с аккумулятором............................................................................................................. 126
11 Схемы запоминающего устройства.......................................................................................... 129
11.1 Основы....................................................................................................................................... 129
11.1.1 Общие описания..................................................................................................................... 129
11.1.2 Расширение разрядности обрабатываемого слова................................................................ 129
11.1.3 Расширение количества ячеек памяти.................................................................................... 130
11.1.4 Модуль памяти ОЗУ и ЭСППЗУ 8 х 4...................................................................................... 131
11.2 Экспериментальная часть........................................................................................................... 132
11.2.1 Описание и ввод данных модуля памяти................................................................................ 132
11.2.2 Разрядность обрабатываемого слова.................................................................................... 134
11.2.3 Емкость запоминающего устройства...................................................................................... 137
12 Аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь …………139
12.1 Основы........................................................................................................................................ 139
12.1.1 Общие описания..................................................................................................................... 139
12.1.2 Аналого-цифровой преобразователь.................................................................................... 139
12.1.3 Цифро-аналоговый преобразователь.................................................................................... 140
12.2 Экспериментальная часть........................................................................................................... 141
12.2.1 Аналого-цифровой преобразователь..................................................................................... 141
12.2.2 Цифро-аналоговый преобразователь.................................................................................... 144
12.2.3 Передача сигнала..................................................................................................................... 146
12.2.4 Функциональный цифровой преобразователь........................................................................ 148
Ключи к заданиям и ответы на вопросы ……………………………………………………………………..L1
1. Основные логические схемы.............................................................................................................. L1
2. Триггер Шмитта.................................................................................................................................. L9
3. Мультивибратор с двумя устойчивыми состояниями......................................................................... L11
4. Мультивибраторы с одним устойчивым состоянием.......................................................................... L17
5. Преобразователь кода, кодирующее устройство............................................................................. L19
6. Преобразователь кода, кодирующее устройство.............................................................................. L25
7. Счетные схемы................................................................................................................................... L37
8. Схемы регистров................................................................................................................................ L45
9. Мультиплексный режим...................................................................................................................... L51
10. Арифметико-логическое устройство................................................................................................ L53
11. Схемы запоминающего устройства.................................................................................................... L55
12. Аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь..................................... L59
Приложение........................................................................................................................................... A1
1. Буквенные обозначения в уравнениях и формулах............................................................................ A1
2. Использованные измерительные приборы......................................................................................... A2
3. Список рекомендуемой литературы................................................................................................... A2
Усиливающий экран DIGI BOARD 2 (тип 3910)
DIGI MODULE BOARD (тип 3930)
Предисловие
Рассматриваемая тема «Цифровая техника» может быть предложена в качестве материала для проведения практических занятий.
Данная книга «Эксперименты с цифровой техникой» представляет собой целенаправленный учебный материал, который может быть использован при получении основного и среднего профессионального образования после проведения преобразований в профессиях, связанных с электроникой. Содержание отдельных практических занятий иногда выходит за рамки материала, даваемого в профессиональных школах (например, опыты с АЛУ и другими модулями). Это позволяет использовать данную книгу как учащимся технических школ, так и посетителям курсов по электротехнике в профессиональных гимназиях.
В каждой из рассматриваемых тем имеются эксперименты с различными уровнями сложности.
Данная инструкция предоставляет возможность дополнять темы своими собственными экспериментами и определять для своих учебных групп основные моменты содержания занятия.
Разделение книги проведено таким образом, что учащиеся, с одной стороны, шаг за шагом приобретают новые знания и умения, самостоятельно планируя, проводя и оценивая эксперименты, и, с другой стороны, углубляют и закрепляют приобретенные знания.
В главе «Основы» происходит разделение на отдельные темы.
В «Экспериментальной части» находятся задания и указания, на которые следует обратить внимание при их выполнении. Для того чтобы во время обучения не затрачивалось много времени на представление ответов в письменной форме, в данной части имеются уже готовые схемы, диаграммы и таблицы, которые нужно заполнять.
В приложении к данной инструкции для проверки и самоконтроля Вы найдете ответы на вопросы и ключи к заданиям по каждой теме.
Примечания:
1.
Основные логические схемы
1.1
Основы
