Пошук по сайту


Тема: Дослідження логічних схем за допомогою програмного комплексу

Тема: Дослідження логічних схем за допомогою програмного комплексу


Лабораторна робота №1

Лабораторна робота №1
Тема: Дослідження логічних схем за допомогою програмного комплексу Electronics Workbench.

Мета роботи: вивчення принципу дії та властивостей, дослідження логічних схем.
Теоретичні відомості
1. Зовнішній інтерфейс користувача Electronics Workbench



Рис.15.1. Зовнішній вигляд екрана комп'ютера при роботі з програмою EWB.

Програма Electronics Workbench являє собою засіб програмної розробки та імітації електричних ланцюгів. Інтерфейс користувача складається із меню, панелі інструментів і робочої області.

Смуга меню складається з наступних компонентів: меню роботи з файлами (File), меню редагування (Edit), меню роботи з ланцюгами (Circut), меню аналізу схем (Analysis), меню роботи з вікнами (Window), меню роботи з файлами довідок (Help). Панель інструментів складається з “швидких кнопок”, що мають аналоги в меню, кнопок запуску і зупинки аналізу, набору зображень і відповідних моделей радіоелектронних аналогових і цифрових елементів, індикаторів, елементів керування й інструментів.

  • Меню File дозволяє здійснити операції роботи з файлами.

  • Меню Edit дозволяє здійснити операції редагування.

  • Меню Circut дозволяє здійснити операції роботи з ланцюгами.

  • Меню Analysis

  • Window Menu

  • Меню Help


2. Базові компоненти




Джерела

Всі джерела в Electronics Workbench ідеальні. Внутрішній опір ідеального джерела напруги рівний нулю, тому його вихідна напруга не залежить від навантаження. Ідеальне джерело струму має нескінченно великий внутрішній опір, тому його струм не залежить від опору навантаження.
Використовуючи це джерело напруги, можна встановлювати фіксований потенціал вузла 5 В або рівень логічної одиниці.


За допомогою цього джерела встановлюють рівень логічної одиниці у вузлі схеми.

Ключі

Ключі мають два полягання: вимкнене (розімкнене) і включене (замкнуте). У вимкненому поляганні вони є нескінченно великим опором, у включеному поляганні їх опір рівний нулю. Ключі можуть управлятися: • клавішею, • таймером, • напругою, • струмом. Оскільки замкнуті ключі в Electronics Workbench мають опір рівний нулю, то при паралельному з'єднанні з іншим ключем або батареєю рекомендується послідовно ввести в коло резистор з опором 1 Ом.



Електромагнітне реле може мати нормально замкнуті або нормально розімкнені контакти. Воно спрацьовує, коли струм в управляючій обмотці перевищує значення струму спрацьовування Ion. Під час спрацьовування відбувається перемикання пари нормально замкнутих контактів S2, S3 реле на пару нормальне замкнутих контактів S2, S1 реле. Реле залишається в стані спрацьовування до тих пір, поки струм в управляючій обмотці перевищує утримуючий струм Ihd. Значення струму Ihd повинне бути менше ніж Ion.



Ключі можуть бути замкнуті або розімкнені за допомогою управляючих клавіш на клавіатурі. Ім'я управляючої клавіші можна ввести з клавіатури в діалоговому вікні, що з'являється після подвійного клацання мишею на зображенні ключа.

Клавіші-ключі, що використовуються: • букви від А до Z, • цифри від 0 до 9, • клавіша Enter на клавіатурі, • клавіша пропуск [Space].


Реле часу є ключем, який розмикається у момент часу Toff і замикається у момент часу Ton. Ton і Toff повинні бути більше 0. Якщо Ton < Toff, то в початковий момент часу, коли t = О, ключ знаходиться в розімкненому поляганні. Замикання ключа відбувається у момент часу t = Ton, а розмикання - у момент часу t = Toff. Якщо Ton > Toff, то в початковий момент часу, коли t = О, ключ знаходиться в замкнутому поляганні. Розмикання ключа відбувається у момент часу t = Toff, а замикання - у момент часу t = Ton. Ton не може дорівнювати Toff.

Цифрові елементи

Цифрові елементи програми представлені наступними групами: Індикатори, логічні елементи, вузли комбінаційного типу, вузли последовательностного типу, гібридні елементи.

Індикатори


Кожний з семи висновків індикатора управляє відповідним сегментом, від а до g. В таблиці функціонування приведені комбінації логічних рівнів, які потрібно встановити на вході індикатора, щоб на його дисплеї одержати зображення шістнадцяткових цифр від 0 до F.



Дешифруючий семисегментний індикатор служить для відображення на своєму дисплеї шестнадцатеричных чисел від 0 до F, що задаються станом на вході індикатора. Відповідність перебувань на висновках символу, що зображається, приведена в таблиці.



Пробник визначає логічний рівень (0 або 1) в конкретній точці схеми. Якщо досліджувана крапка має рівень логічної 1, індикатор спалахує червоним кольором. Рівень логічного нуля свіченням не наголошується. За допомогою команди Value в меню Circuit можна змінити колір свічення пробника.

Логічні елементи

Electronics Workbench містить повний набір логічних елементів і дозволяє задавати їх основні характеристики, у тому числі тип елементу: ТТЛ або КМОП. Число входів логічних елементів схем можна встановити в межах від 2 до 8, але вихід елементу може бути тільки один.


Елемент логічне не або інвертування змінює полягання вхідного сигналу на протилежне. Рівень


Елемент І реалізує функцію логічного множення. Рівень логічної 1 на його виході з'являється у разі, коли на один і на інший вхід подається рівень логічної одиниці Таблиця істинності


Елемент АБО реалізує функцію логічного складання. Рівень логічної 1 на його виході з'являється у разі, коли на один або на інший вхід подається рівень логічної одиниці. Таблиця істинності


Двійкове число на виході елементу виключає АБО є молодшим розрядом суми двійкових чисел на його входах.


Елемент І-НЕ реалізує функцію логічного множення з подальшою інверсією результату. Він представляється моделлю з послідовно включених елементів І і НЕ. Таблиця істинності елементу виходить з таблиці істинності елементу І шляхом інверсії результату. Еквівалентна модель елементу:


Елемент ІЛІ-НЕ реалізує функцію логічного складання з подальшою інверсією результату. Він представляється моделлю з послідовно включених елементів АБО і НЕ. Його таблиця істинності виходить з таблиці істинності елементу АБО шляхом інверсії результату. Еквівалентна модель елементу:


Даний елемент реалізує функцію що "виключає АБО" з подальшою інверсією результату. Він представляється моделлю з двох послідовно сполучених елементів: що виключає АБО і НЕ. Еквівалентна модель елементу:
3. Короткі відомості з теорії

1. Аксіоми алгебри логіки. Змінні, розглянуті в алгебрі логіки, можуть приймати тільки два значення - 0 або 1. В алгебрі логіка визначена, як відношення еквівалентності (позначається знаком =) і операції додавання (диз'юнкції), вона позначається знайомий v, множення (кон’юнкції), воно позначається знайомий & або крапкою, і заперечення (або інверсії), вона позначається як вектор або апострофом. Алгебра логіки визначається наступною системою аксіом:



2. Логічні вирази. Запис логічних виражень звичайно здійснюють у кон’юнктивній або диз'юнктивної нормальних формах. У диз'юнктивній формі логічні вираження записуються як логічна сума логічних добутків, у кон’юнктивній формі - як логічний добуток логічних сум. Порядок дії такої ж, як і у звичайних алгебраїчних вираженнях. Логічні вираження зв'язують значення логічної функції зі значеннями логічних змінних.

3. Логічні тотожності. При перетвореннях логічних виражень використаються логічні тотожності:



4. Логічні функції. Будь-яке логічне вираження, складене з n змінних xn, xn-1... X1 за допомогою кінцевого числа операцій алгебри логіки, можна розглядати як деяку функцію n змінних. Таку функцію називають логічною. Відповідно до аксіом алгебри логіки функція може приймати залежно від значення змінних значення 0 або 1. Функція n логічних змінних може бути визначена для 2" значень змінним, відповідним всім можливим значенням n-розрядних двійкових чисел. Основний інтерес представляють наступні функції двох змінних х и у:

- логічне множення (конъюнкция),

- логічне додавання (диз'юнкція),

- логічне множення з інверсією,

- логічне додавання з інверсією,

- підсумовування по модулі 2,

- рівнозначність.

5. Логічні схеми. Фізичний пристрій, що реалізує одну з операцій алгебри логіки або найпростіша логічна функція, називається логічним елементом. Схема, складена з кінцевого числа логічних елементів за певними правилами, називається логічною схемою. Основним логічним функціям відповідають виконуючі їхні схемні елементи.

6. Таблиця істинності. Тому що область визначення будь-якої функції n змінних кінцева (2n значень), така функція може бути задана таблицею значень f(Vі), які вона приймає в крапках Vі, де і= 0,1….2n-1. Такі таблиці називають таблицями істинності.


і

Значення змінних

функції

X

У

fl

f2

f3

f4

f5

f6

0

0

0

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

2

1

0

0

1

1

0

1

0

3

1

1

1

1

0

0

0

1



і=2х+у - число, утворене значеннями змінних.
Порядок виконання роботи


    1. Запустити програму Electronics Workbench.

    2. Підготувати новий файл для роботи. При підготовці файлу збережіть його на жорсткому диску під своїм прізвищем.


Завдання 1. Дослідження логічних функцій.

1. Побудуйте схеми, зображені на рис.1.1. та визначить яка логічна функція зображена на рисунках.

2. У цій схемі два двопозиційних перемикачі А и В подають на входи логічної схеми И рівні 0 (контакт перемикача в нижнім положенні) або 1 (контакт перемикача у верхнім положенні). Включите схему. Установите перемикач У в нижнє положення. Визначите за допомогою логічного пробника рівень логічного сигналу. Установите перемикач У в верхнє положення. Визначте який логічний сигнал формується на виході Y.

3. Експериментальне одержання таблиці істинності елементів. Подайте на входи схеми рис.21.1 всі можливі комбінації рівнів сигналів А и В і для кожної комбінації зафіксуйте рівень вихідного сигналу Y. Заповнить таблиці істинності для усіх логічних схем.


Рис. 1.1, а) б)
Завдання 2. Знайдіть аналітичний вираз функції, яка реалізується схемою.

  1. Зберіть схему приведену на малюнку 1.2.



Рис. 1.2

  1. Знайдіть аналітичний вираз функції, яка реалізується даною схемою.

  2. Заповніть таблицю істинності для виразу.

    А

    В

    С

    D

    F

    0

    0

    0

    0




    0

    0

    0

    1




    0

    0

    1

    0




    0

    0

    1

    1




    0

    1

    0

    0




    0

    1

    0

    1




    0

    1

    1

    0




    0

    1

    1

    1




    1

    0

    0

    0




    1

    0

    0

    1




    1

    0

    1

    0




    1

    0

    1

    1




    1

    1

    0

    0




    1

    1

    0

    1




    1

    1

    1

    0




    1

    1

    1

    1




  3. Підключіть входи D, С, В, А до джерела логічних сигналів, а вихід — до логічного пробника.

  4. Включіть схему і перевірте правильність аналітичного виразу, заповнивши таблицю істинності для схеми. Порівняйте отримані результати.

Завдання 3. Аналіз роботи схеми.

  1. Проведіть аналіз роботи схеми, зображеної на малюнку 1.3.

  2. Складіть таблиці реалізованих функцій, якщо сигнал в точці 1 сприймається елементом ИЛИ: а) як логічна 1, б) як логічний 0.

  3. Виберіть необхідні інструменти для проведення експериментальної перевірки схеми і визначте, як сприймається сигнал на непідключеному вході при роботі базових елементів.



Рис 1.3.

Завдання 4. Розробити логічну схему для реалізації логічної функції заданої таблицею.

  1. Оберіть та запишіть завдання згідно варіанту в таблиці 1.3.




    Варіант

    А

    В

    С

    F1

    F2

    F3

    F4

    F5

    F6

    F7

    F8

    F9

    F10

    F11

    F12

    F13

    F14

    F15

    F16

    F17

    F18

    F19

    F20

    F21

    F22

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    0

    1

    0

  2. Запишіть логічну функцію згідно таблиці істинності.

  3. Мінімізуйте отриману логічну функцію за допомогою карт Карно для трьох змінних (таблиця 1.4).







    АВ

    С




    00

    01

    11

    10

    0













    1













  4. Запишіть мінімізовану отриману функцію. Розробіть логічну схему для реалізації отриманої мінімізованої логічної функції.

  5. Експериментально перевірте схему та запишіть отримані результати у звіт.




    1. Зробіть висновки стосовно зробленої роботи.

    2. Підготувати звіт про виконання лабораторної роботи та відповісти на контрольні запитання.


Контрольні запитання


  1. Як буде поводитися схема И, якщо на одному із входів внаслідок внутрішньої несправності буде постійно присутній логічна одиниця? Логічний нуль?




  1. Чи може бути логічним сигналом рівень напруги?




  1. Як буде поводитися схема ИЛИ якщо на одному із входів внаслідок внутрішньої несправності буде постійно присутній логічна одиниця? Логічний, нуль?



  1. У вашому розпорядженні є логічні елементи 2И-НЕ. Як на їхній основі зробити схему 3И?




поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Моделюванняйдослідженнякомбінаційнихсхемзвикористаннямпрограми ElectronіcsWorkbench
...

За законами алгебри логіки та діаграми Вейча мінімізувати логічну функцію виду
Мета роботи: знайомство з функціональними можливостями системи Proteus, дослідження параметрів логічних елементів

3 3 Проектування 16- тьох най прост іших логічних схем (Or, And І так далі)
Метою лабораторної роботи є освоєння правил І методів проведення різного роду аналізів. А також освоєння І розуміння результатів...

Програма Electronіcs Workbench призначена для побудови електронних...
Моделювання й дослідження роботи операцийних вузлів різних типівз використанням програми Electronіcs Workbench

Лекція №20 Тема лекції: Визначення загальних позначень логічних вентилів,...
Ю. П. Колонтаєвський „Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія І практикум” – 2003. ст. 152-156

Шкіль М.І., Слєпкань З.І., Дубинчук О. С. Алгебра І початки аналізу (підручник), 10-11 кл
Тема. Функції, їх властивості та графіки. Побудова графіків функцій за допомогою геометричних перетворень

Побудова графіків функцій за допомогою геометричних перетворень
Мета: На основі знань про властивості функцій навчити учнів будувати графіки функцій за допомогою геометричних перетворень

Чимало докорів доводиться чути сьогодні вчителям початкових класів...
Чимало докорів доводиться чути сьогодні вчителям початкових класів про слабку підготовку 4 – класників до сприймання програмного...

Тема: Розв’язування задач за допомогою лінійних рівнянь з однією змінною
Мета: Розширити знання учнів про практичне застосування рівнянь, зокрема до розв’язання задач. Вдосконалити навики встановлення залежностей...

Урок тема: Розв’язування задач за допомогою лінійних рівнянь з однією змінною
Мета: Закріпити знання учнів про практичне застосування рівнянь, зокрема до розв’язання задач. Вдосконалити навики встановлення залежностей...



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

a.lekciya.com.ua
Головна сторінка