Цель работы: Целью работы является изучение принципов действия комбинационных устройств: дешифратора, шифратора, преобразователя кода для семисегментного индикатора, мультиплексора, сумматора.
Подготовка к лабораторной работе
По конспекту лекций изучить работу наиболее распространенных комбинационных схем:
- дешифратора (декодера);
- шифратора (кодера);
- семисегментного дешифратора;
- мультиплексора;
- полного двоичного сумматора.
Изучить принципиальную схему лабораторного стенда LESO2 и определить какая часть исследуемой схемы реализована аппаратно, а какая будет реализована с помощью среды автоматизированного проектирования Quartus II.
Задание к работе
1. Исследовать принцип работы дешифратора 2x4
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 1. Подключить к входам X0 и X1 переключатели S7 и S8, а к выходам Y0, Y1, Y2, Y3 светодиодные индикаторы LED5, LED6, LED7, LED8. Для этого подключить входы и выходы дешифратора к соответствующим выводам ПЛИС.
Рисунок 1. Схема дешифратора в графическом редакторе САПР
Подавая все возможные комбинации логических уровней на входы X0, X1 с помощью ключей S7, S8 и наблюдая за состояниями светодиодных индикаторов LED5, LED6, LED7, LED8, заполните таблицу истинности дешифратора.
Таблица 1. Таблица истинности дешифратора
| x1 | x2 | y0 | y1 | y2 | y3 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | ||||
| 0 | 1 | ||||
| 1 | 0 | ||||
| 1 | 1 |
2. Исследовать принцип работы шифратора 4x2
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 2.
Рисунок 2. Принципиальная схема шифратора 4x2 в графическом редакторе САПР
Подключить к входам X1, X2, X3, X4 переключатели S8, S7, S6, S5, а к выходам Y0, Y1 светодиодные индикаторы LED8, LED7. Для этого подключить входы и выходы дешифратора к соответствующим ножкам ПЛИС. Подавая все возможные комбинации логических уровней на входы X1, X2, X3, X4 с помощью ключей S8, S7, S6, S5 и наблюдая за состояниями светодиодных индикаторов LED7, LED8, заполните таблицу истинности шифратора.
Таблица 2. Таблица истинности шифратора
| x1 | x2 | x3 | x4 | y1 | y0 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 1 |
3. Исследовать работу семисегментного дешифратора.
Составить таблицу истинности семисегментного дешифратора (таблица 3). Для этого в графическом редакторе собрать схему, изображенную на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема семисегментного дешифратора
Подавая с помощью ключей S8, S7, S6, S5 различные кодовые комбинации на входы X0, X1, X2, X3 определить цифры, высвечиваемые на индикаторе. По результатам эксперимента заполнить левую колонку таблицы 3.
Таблица 3. Таблица истинности семисегментного дешифратора
| x3 | x2 | x1 | x0 | a | b | c | d | e | f | g | Показание индикатора |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
4 Исследовать работу мультиплексора 4x1
Для этого в графическом редакторе собрать схему, изображенную на рисунке 4. Записать конфигурацию в ПЛИС лабораторного стенда.
Рисунок 4. Схема мультиплексора 4x1
Поочередно устанавливая все возможные кодовые комбинации на адресных входах A и B, определите номера коммутируемых каналов. Номер коммутируемого канала определяется путем поочерёдного подключения к входам X0, X2, X3, X4 уровня логической единицы и нуля с последующим наблюдением за выходом Y. Если сигнал на выходе совпадает с входным значением, то номер канала можно узнать по номеру входного ключа по схеме, приведенной на рисунке 4. Заполните таблицу 4.
Таблица 4. Таблица истинности, описывающая работу мультиплексора
| B | A | Номер коммутируемого канала |
|---|---|---|
| 0 | 0 | |
| 0 | 1 | |
| 1 | 0 | |
| 1 | 1 |
3.5 Исследовать схему полного одноразрядного сумматора
Сконфигурировать ПЛИС в соответствии с рисунком 5. Здесь Pin, Pout соответственно вход и выход переноса, A и B — одноразрядные слагаемые, S — сумма.
Рисунок 5. Схема полного одноразрядного сумматора
Заполнить таблицу истинности сумматора (таблица 5). Обратите внимание, что порядок столбцов Pout и S должны быть именно такими, как показано в этой таблице!
Таблица 5. Таблица истинности полного одноразрядного сумматора
| Pin | B | A | Pout | S |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | ||
| 0 | 1 | 1 | ||
| 1 | 0 | 0 | ||
| 1 | 0 | 1 | ||
| 1 | 1 | 0 | ||
| 1 | 1 | 1 |
Содержание отчета
- Цель работы
- Схемы исследования дешифратора, шифратора, преобразователя кода для семисегментного индикатора, мультиплексора, сумматора.
- Таблицы истинности для каждой схемы.
- Выводы по каждому заданию.
5 Контрольные вопросы
- Принцип работы дешифратора?
- Как синтезировать дешифратор с произвольной разрядностью?
- Как работает шифратор?
- Изобразите таблицу истинности шифратора.
- Как работает преобразователь кода для семи сегментного индикатора?
- Как устроен семи сегментный индикатор?
- Как работает мультиплексор?
- Как в лабораторной работе проводилось исследование мультиплексора?
- Как работает сумматор?
- Изобразите таблицу истинности шифратора.
- Что такое перенос разряда?
