Исследование логических элементов НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ
Работа из раздела: «
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»
ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ
Лабораторная работа
по дисциплине «Элементы и функциональные устройства судовой автоматики»
на тему: «Исследование логических элементов НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ»
Одесса 2014
Задание на лабораторную работу
Таблица 1
|
№ варианта
|
Логическая функция
|
Кодовые комбинации для проверки
|
|
|
|
x1
|
x2
|
x3
|
х4
|
|
|
9
|
x3 v x1 x2 х4 v x2 x3 х4 v x1 x2
|
0
|
0
|
1
|
1
|
|
|
Задана логическая функция f (х1, х2, х3, х4)
1. Построить логическую схему для заданного логического выражения с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.
2. Построить логическую схему для заданного логического выражения, используя программу Electronics Workbench.
3. Построить логическую схему для заданного логического выражения на микросхемах представленных в программе Electronics Workbench.
4. Выполнить преобразование заданной логической функции так, чтобы она была представлена через операцию И-НЕ.
5. Построить для заданного логического выражения логическую схему с использованием элементов И-НЕ на микросхемах, представленных в программе Electronics Workbench.
Задана логическая функция (1):
(1)
1. Построим логическую схему с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.
Для построения схемы по приведенному выражению потребуется:
- четыре инвертора (все четыре аргумента входят в запись в инверсном значении);
- один элемент 2И (для реализации выражений x1 x2,);
- два элемента 3И (для реализации выражения );
- один элемент 4ИЛИ для объединения предварительных результатов преобразования на одну общую шину.
Схема имеет вид - рис.1.
Рис.1. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.
2. Построение схемы по заданному логическому выражению в программе Electronics Workbench (EWB)
Построим схему по заданному логическому выражению:
Рис. 2. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ в программе EWB.
Далее подаем на вход схемы заданную кодовую комбинацию (0011), для этого необходимо замкнуть ключи F, D нажатием соответствующих клавиш. Это будет соответствовать подаче сигнала логической единицы, а не нажатые клавиши A,S - сигналу логического 0.
3. Построить логическую схему, используя микросхемы, представленные в программе Electronics Workbench.
Следующую схему строим также используя логические элементы И, ИЛИ, НЕ, но уже относительно к заданной серии микросхем, которые приведены в программе Electronics Workbench. В программе EWB есть микросхемы которые содержат по 2, 3, 4 элемента И, ИЛИ, НЕ. На два, три, четыре входа соответственно элементы (2И, 3И, 4И, 2ИЛИ, 3ИЛИ, 4ИЛИ). С целью реализации схемы используя логические элементы И, ИЛИ, НЕ на микросхемах, которые даются в программе Electronics Workbench.
Для построения схемы потребуется четыре инвертора, пять элементов 2И, один элемент 3ИЛИ. Схема приведена на рис. 3.
В этой схеме использованы следующие микросхемы:
- K155ЛН1;
- K155ЛИ1;
- K155ЛЛ1.
Рис.3. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ на микросхемах предложенных в программе EWB.
4. Выполнить преобразование заданной логической функции так, чтобы она была представлена через операцию И-НЕ.
Для построения схемы с использованием элементов И-НЕ необходимо выполнить преобразование исходного выражения так, чтобы оно было записано через операцию Штрих Шеффера. Для этого к исходному выражению применяем закон двойного отрицания и правило де Моргана.
5. Построить логическую схему с использованием элементов И-НЕ на микросхемах, представленных в программе Electronics Workbench.
Для построения логической схемы допускается применение микросхем с любым числом входов, которые имеются в программе EWB. Предполагается, что инверторы также должны быть выполнены на элементах И-НЕ. Это легко реализуемо, т.к. для этого достаточно соединить все входы элемента И-НЕ вместе. Схема приведена на рис. 4.
Рис.4. Логическая схема с использованием элементов И-НЕ на микросхемах,
логический микросхема программа элемент
Схема (рис. 4) построена на трех микросхемах:
- три микросхемы К155ЛА3 (в всех микросхемах используются все четыре элемента). Для реализации инверторов входы логического элемента соединены вместе и на них подается значение одного аргумента.
Для проверки на входы всех трех построенных схем подана одна и та же кодовая комбинация сигналов 0011. Результат на выходе всех схем получился одинаковый.
Литература
1. Панфилов Д.И. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т.: Электроника.- М.: ДОДЭКА, 2000.
2. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П.П. Мальцев и др. - М.: Радио и связь, 1994.
3. Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.0 и ее применение для анализа электронных устройств ДСМ: Учебное пособие. С.В. Гоголин.
