Пособие к лабораторной работе №4 (Вариант 3) (Лабораторная работа №4 (Мультиплексоры))

Исследование мультиплексоров

Пособие к лабораторной работе №4 “Исследование мультиплексоров”

по курсу “Электроника и микропроцессорная техника (часть 2)”

Выполнение работы.

1. Исследование ИМС 564КП2 в качестве коммутатора цифровых сигналов:

- на информационные входы D₀…D₇ мультиплексора подать комбинацию сигналов, заданную преподавателем из Таблицы 2, с тумблерного регистра;

- на адресные входы A₂, A₁, A₀ подать сигналы Q₂, Q₁, Q₀ с выходов 3-разрядного двоичного счетчика (младший разряд – нулевой). Счетчик собрать на JK-триггерах;

- снять временную диаграмму сигналов при E=1.

Схема 1. 3-х разрядный двоичный счетчик на JK-триггерах.

Временные диаграммы синхроимпульсов, подаваемых с генератора, и сигналов с разрядов счетчика.

Таблица 1. Таблица истинности JK-триггера.

В счетном T-триггере используется только четвертая строка Таблицы 1. Для этого входы J и K присоединяются к потенциалу, соответствующему логической единице: . В момент среза тактового импульса триггер переключается на противоположное состояние . Таким образом, счетный триггер имеет единственный тактовый вход, который обозначается T. Частота повторения сигнала Q вдвое меньше, чем частота повторения импульсов T, т. е. T-триггер делит частоту импульсов на 2.

Счетные триггеры широко применяются в счетчиках, распределителях и делителях частоты, а также в различных переключателях. Для реализации счетного триггера обычно пользуются ИМС JK-триггера, входы J и K которого соединяют с источником питания.

Счетчики импульсов позволяют подсчитать количество поступающих на вход импульсов. Результат счета в них записывается в двоичном коде. Максимальное число N, которое может быть записано в счетчике, равно (2ⁿ-1), где n – число разрядов счетчика. Каждый разряд счетчика включает в себя триггер. Наиболее проста схема счетчика на синхронных T-триггерах. На Схеме 1 показана схема трехразрядного счетчика на сложение. Он осуществляет счет импульсов от 0 до 7. Число N может быть увеличено при подключении к выходу счетчика дополнительных разрядов. Первый триггер счетчика образует младший разряд, сигнал A0 поступает на вход второго разряда, выходное напряжение которого подается на вход третьего разряда и т. д.

Рассмотрим функционирование счетчика. Пусть в схеме подачей сигналов на установочные входы всех триггеров установлено исходное состояние . Срезом входных импульсов T переключается триггер младшего разряда счетчика. Срезом напряжения A0 переключается триггер второго разряда счетчика. Срез сигнала A1 вызывает переключение триггера третьего разряда.

Нетрудно видеть, что состояние разрядов представляет собой запись числа поступивших импульсов в двоичном коде. После записи максимального числа N счетчик автоматически обнуляется, т. е. устанавливается . При поступлении дальнейших импульсов начинается новый цикл счета. Частота повторения выходного сигнала в i-ом разряде в 2ⁱ раза меньше частоты повторения импульсов T.

Таблица 2.

Схема 2. Исследование ИМС 564КП2 в качестве коммутатора цифровых сигналов.

Временная диаграмма сигналов при для варианта №3.

Временная диаграмма сигналов при для варианта (*). Данный вариант предложен Иванцовым В.И. при выполнении лабораторной работы.

3. Исследование ИМС 564КП2 в качестве генератора логической функции четырех аргументов. Логическая функция задается преподавателем из Таблицы 2. Проверить работу генератора в статическом и динамическом режимах. Снять временные диаграммы сигналов генератора.

Таблица 3. Таблица истинности функции .

Итак, необходимо синтезировать комбинационную схему (КС), выполняющую функцию , заданную диаграммой Вейча на основе 8-канального мультиплексора. Минимальная дизъюнктивная нормальная форма (МДНФ) функции имеет 1 представление:

.

Для наиболее рационального использования адресных входов на них следует подавать те переменные, от которых наиболее сильно зависит МНДФ функции. Например, если в МДНФ функции какая-либо переменная вообще не входит, то нет смысла использовать ее в качестве адресной переменной, т. к. соответствующий адресный вход не будет нести никакой логической нагрузки. Поэтому в качестве адресных переменных следует использовать те переменные, которые входят в МДНФ наибольшее число раз как с инверсией, так и без нее.

В нашем примере переменные в представлении МНДФ входят следующее количество раз:

X1: 3

X2: 5

X3: 3

X4: 3.

В качестве адресных переменных предпочтительнее выбрать переменные X1, X2 и X3.

Полагаем , , . Тогда на информационные входы должны подаваться функции одной переменной X4: .

Из анализа таблицы истинности функции получим следующие значения сигналов на информационных входах мультиплексора:

, , , ,

, , , .

Схема 3. Исследование ИМС 564КП2 в качестве генератора логической функции четырех аргументов.