Общие требования к выполнению и сдаче лабораторных работ

Севастополь

УДК 389.004.14

Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Цифровая схемотехника» / Сост. А.А. Тестоедов, Ю.Н. Сотников . – Севастополь:

Изд-во Сев НТУ , 2001. – 36 с.

Целью методических указаний является оказание помощи студентам дневной и заочной формы обучения при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Цифровая схемотехника», изучении электроизмерительных приборов, простейших радиоэлектронных устройств и их элементов.

Методические указания ободрены на заседании кафедры электронной техники (протокол № 2 от 24 октября 2005 г.).

Допущено научно-методическим центром Сев НТУ в качестве методических указаний.

Рецензент: канд. тех. наук, доцент Астраханцев А.В.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Общие требования к выполнению и сдаче лабораторных работ

по дисциплине «Цифровая схемотехника»………………………………… 4

Варианты Заданий …………………………………………………………. 5

Пример решения……………………………………………………………. 7

Библиография…………………………………………………………………12

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

к выполнению и сдаче лабораторных работ

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Лабораторный практикум по дисциплине «Цифровая схемотехника» имеет целью развитие у студентов элементарных навыков самостоятельной сборки макетов простейших схем; использования цифровых электроизмерительных приборов.

При обработке результатов измерений студенты должны уметь рассчитывать абсолютные и относительные погрешности измерений, правильно строить графики по экспериментальным точкам.

Работая над составлением отчета о лабораторной работе, студенты должны теоретически осмыслить полученные результаты, уметь объяснить их физический смысл и кратко изложить в отчете.

Защита отчета проводится строго индивидуально в процессе собеседования с преподавателем.

При защите лабораторных работ студенты должны:

Представить преподавателю правильно оформленный и подписанный ими отчет по установленному образцу.

Проявить понимание цели работы и четкое знание порядка ее выполнения, что свидетельствует о самостоятельности работы студента.

Знать принципы работы собранной ими схемы и основное назначение используемых в работе измерительных приборов; уметь объяснить полученные результаты и ответить на теоретические вопросы, имеющие непосредственное отношение к данной работе.

После выполнения всех предусмотренных планом лабораторных работ и их успешной защиты студенты получают зачет.

Отчет составляется на развернутом тетрадном листе, внутрь которого при необходимости могут быть вложены дополнительные листы. На первой (лицевой) странице отчета указываются:

- в верхней части - название университета и кафедры;

- в средней части (в центре страницы) - порядковый номер работы, дисциплина («Цифровая схемотехника») и название лабораторной работы;

- в нижней части справа - номер группы, фамилия и инициалы студента; должность, фамилия и инициалы преподавателя.

На остальных страницах приводятся следующие данные:

- цель и краткое содержание работы (согласно описанию);

- измерительная схема и перечень использованных измерительных приборов с их условными наименованиями;

- таблицы результатов измерений (как прямых, так и косвенных, т.е. вычисленных по результатам прямых измерений);

- формулы, по которым проводились вычисления;

- графики полученных зависимостей (если требуются в данной работе);

- краткие выводы и объяснение полученных результатов.

Варианты Заданий.

В любом другом состоянии все светодиоды погашены.

Теория. Синтез комбинационных схем.

Минимизация логических схем с помощью Карт Карно.

Исходными данными для минимизации логических функций является соответствие между входным и выходным сигналами. Наиболее удобным способом отображения является таблица истинности.

Таблица истинности (таблица 1) содержит N- столбцов для входных переменных и M- столбцов для выходных функций. Если таблица полная, т. е. заданы все комбинации входных переменных, число строк равно 2^N . Если заданы не все комбинации входных переменных, таблица будет не полная и число строк будет меньше 2^N.

Входные переменные в каждой строке являются объединенными конъюнкцией, а строки между собой - дизъюнкцией.

По таблице истинности заполняются карты Карно для каждой выходной функции.

Карта минтермов ( Карно) рисунок 1 содержит 2^N клеток (N-число входных переменных) и представляет собой квадрат при четном числе переменных и прямоугольник при нечётном. Часть переменных занимают строки, а часть столбцы. Каждая переменная занимает половину всех клеток при значении «1» и половину при «0».При переходе из одной клетки к соседней изменяется только одна переменная. Координаты клетки являются комбинацией входных переменных, а клетки связаны дизъюнкцией. Карта не имеет границ, то есть может сворачиваться по горизонтальным и вертикальным осям, или складываться (при N>4)

Соседними называются клетки, у которых изменяется только одна переменная. На рис. 1 одинаковые знаки получат соседние клетки. Число соседей равно числу переменных.

Значения функции (1 или 0) проставляются внутри каждой клетки. Тип обратной карты минтермов представляет собой компактную форму записи таблицы истинности. Если таблица истинности не полная, в клетках, координаты которых соответствуют отсутствующим строкам приставляются символы безразмерного состояния “~”.

Перенесенная таблица истинности в карты минтермов позволяет производить минимизацию функций.

В заполненной карте формируются контура максимальной площади так, чтобы все «1» были охвачены. Каждый контур должен быть прямоугольным и может содержать 2^К клеток. Причем «К» может принимать значения «0», «1», «2», «3», и т.д., то есть каждый контур может иметь 1, 2 , 4 , 8 … клеток. Контур охватывает только соседние клетки. Каждый контур должен иметь максимальную площадь. Контуры могут пересекаться между собой. Если есть безразмерное состояние, они могут сводить величины в контур с целью увеличения его площади.

По каждому контуру выявляются переменные, не изменяющие свои значения в пределах контура, и эти переменные образуют конъюнкцию. Контуры между собой объединены дизъюнкцией.

Минтермы можно приводить не по «1», а по «0».В этом случае дизъюнкция будет инверсной функцией.

1.2 Пример выполнения задания по синтезу комбинированной схемы на базе логической ИС.

Задание. Разработать электронное устройство, которое бы:

При всех остальных комбинациях индикаторы не светятся.

Все кнопки без фиксации, трех контактные. У 1-й, 2-й и 3-й кнопок нормально разомкнутый контакт подключен к «0», а у 4-й кнопки – к логической «1». 1-й, 3-й и 4-й индикаторы представляют собой транзисторные ключи со связями в коллекторах (индикатор встроен в коллектор), зажигается логическая «1». В качестве 2-го индикатора должна быть использована лампочка накаливания Uн = 4.5 В, IН = 30мА, один из выводов которого подсоединен к земле.