Загрузка...

КОМБИНАЦИОННЫЕ СХЕМЫ


Данное методическое пособие содержит описание лабораторного стенда, порядок выполнения работ, индивидуальные задания и контрольные вопросы по дисциплине «Схемотехника ЭВМ».
Пособие отвечает требованиям программы высшего учебного заведения по дан-ному курсу.
Рекомендуется для преподавателей и студентов 3-го курса специальности «Вычи-слительные комплексы, системы и сети». Может использоваться для курсов «Микропроцессорная техника» специальности «Электроснабжение» и «Электроника и микропроцессорная техника» специальности «Технология машиностроения».

Лабораторный стенд «Дискрет»

Лабораторный стенд «Дискрет» (далее – «Стенд») предназначен для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Электроника», «Схемотехника ЭВМ», микропро-цессорная техника», может быть использован для других дисциплин, связанных с изучением электронных устройств, а также для настройки или ремонта различных электронных устройств..
Внешний вид передней панели стенда показан на рисунке:

Рис. 1. Передняя панель стенда «Дискрет»

Для работы стенда на него необходимо подать питание + 5 В через кабель, выходящий на задней панели. При правильной подаче питания в левом верхнем углу передней панели загорится красный светодиод – индикатор питания.
Исследуемая электронная схема расположена на отдельной плате и вставляется в правый разъем на верхней стороне стенда. Левый разъем не функционирует и предназначен для дальнейшей модификации стенда.
При необходимости вставить или снять плату желательно соблюдать осторожность и не повредить разъем. Нельзя вставлять или снимать платы при включенном напряжении питания. При установке платы, элементы должны находиться с верхней (видимой) стороны.
Для исследования различных электронных устройств можно использовать различные платы с элементами.
Для подачи сигналов на схему или контроля выходных сигналов на передней панели расположены элементы управления и контроля, которые описаны далее. Многие элементы представляют собой группы одинаковых разъемов с гнездами, которые в дальнейшем будут называться полями с обозначениями A, B, C, D, E и F (рис. 2).
Номера гнезд показаны на передней панели. Гнезда различных полей могут соединяться между собой при помо-щи перемычек. Поле С является резервным, его контакты ни с чем не соединены и в работе не используются.

Рассмотрим назначение и принцип работы некоторых элементов стенда.

Поле D
Контакты поля D соединены с исследуемой платой. Таким образом, для контроля и управления исследуемого устройства, необходимо соединять перемычками контакты поля D с соответствующими элементами других полей. При выполнении лабораторных работ, в схеме будут указаны контакты поля D.

Поле Е

В некоторых случаях необходимо подавать один сигнал сразу на несколько входов, то есть на несколько гнезд. Для этой цели в стенде имеются два разъема поля Е, представляющие собой просто группы соединенных между собой гнезд как показано
на рис. 3, т. е. узлы. Гнезда в левом разъеме соединены между собой по 3, а в правом – по 6 (кроме правого узла, соединяющего 4 контакта).

Поле F

Для индикации логических уровней выходных сигналов цифровых микросхем в стенде предусмотрено 10 светодиодных индикаторов. Схема одного индикатора показана на рис. 4.
Как видно из схемы, при подаче на вход индикатора высокого уровня напряжения, т. е. логической «1» светодиод загорается, а при подаче логического «0» — гаснет.

Входы индикаторов расположены на разъеме F, номера 1 – 10. Гнездо N 1 соответствует первому (левому) светодиоду, N 2 – второму и т. д. Кроме первых 10 остальные контакты поля F не используются.

Поле B

Поле B предназначено для подачи цифровых сигналов: «0» или «1».
Сигналы логических уровней можно подавать через 10 переключателей, расположенных справа в нижней части стенда. Схема подачи сигналов показана на рис. 5.
Нижнее положение переключателя соответствует «0», а верхнее – «1». Выходы сигналов расположены на контактах 1 – 10 поля В. Первый (левый) переключатель имеет выход на гнездо 1, 2-й – на гнездо 2 и т. д.

В некоторых случаях полезно иметь возможность замыкать или размыкать какую-либо ветвь схемы. Для этой цели в стенде имеются 2 переключателя в центре нижней части стенда (они расположены левее 10 переключателей уровней). Левый тумблер коммутирует контакты 11 и 12 поля В, а правый – 13 и 14 (см. рис. 6). Верхнее положение переключателя соответствует замкнутому ключу, а нижнее – разомкнутому.

Для подачи цифровых импульсов удобно использовать кнопки. В левой нижней части стенда расположены 4 кнопки. Выходы их расположены на контактах 15 – 18 поля В: 1-я (левая) кнопка – гнездо 15, 2-я – гнездо 16 и т. д. При этом две первые кнопки в нормальном (не нажатом) состоянии выдают «0», а при нажатии – «1», а две
вторые (правые) – наоборот, при нажатии выдают «0». Кнопки имеют схему «антидребезга» (см. курс лекций).
Рассмотрим пример.
Пусть необходимо исследовать работу нескольких логических элементов (рис. 7), т. е. построить их таблицу истинности и определить тип каждого элемента. Микросхемы расположены на плате, значит, необходимо вставить плату (если она еще не установлена), а затем включить питание.

Рис. 7. Логические элементы
Рассмотрим сначала 1-й элемент.
Указанные в схеме на рис. 7 номера контактов являются номерами поля D, соединенного с разъемом платы. Для исследования работы элементов необходимо иметь возможность подавать на входы логических элементов логические уровни «0» и «1». Для этой цели нужно соединить входные контакты 1 и 2 поля D с выходами переключателей уровней. Можно выбрать любые, например 9 и 10, значит нужно соединить перемычками контакты 1D — 9В и 2D — 10В. Переключая тумблеры 9 и 10 можно подавать на входы любые комбинации сигналов.
Естественно, для подачи сигналов можно использовать и кнопки.
Для индикации выхода элемента необходимо соединить выход 37 поля D с входом светодиодного индикатора, например, номер 1, т. е. соединить перемычкой гнезда 37D и 1F.
Далее, подавая различные комбинации входов и наблюдая состояние светодиода, запишите таблицу истинности и определите тип элемента.
Аналогичным образом определите типы остальных пяти элементов. Можно подключить сразу все входы и выходы, можно исследовать элементы по отдельности.
При исследовании микросхем, использующих 4- и 8-разрядные коды рекомендуется во избежание путаницы располагать разряды слова на переключателях и светодиодах так, как их принято писать: старший разряд слева, младший справа.
При сборке сложных схем следует быть внимательным и не спешить, т. к. достаточно одной ошибки, чтобы полностью нарушить работу схемы, а найти ошибку затем нелегко и часто приходится полностью разбирать схему, а затем вновь собирать.

Поле А

Поле А отличается от других по типу разъема (см. рис. 8). Средний ряд гнезд поля А (11 – 20) соединен с общим проводом («землей») и может использоваться для подачи логического «0».

Остальные контакты поля А представляют собой сигналы следующих устройств:
— генератор импульсов;
— 8-разрядный счетчик;
— делитель частоты.
Подробно работа этих устройств рассмотрена в курсе лекций. Структурная
схема показана на рис. 9. Устройства расположены на плате внутри стенда.

Генератор импульсов формирует на выходе (контакт 30) последовательность прямоугольных импульсов.
Счетчик имеет вход (контакт 21) для подачи импульсов и формирует на выходе код числа пришедших импульсов. При подаче на вход импульсов постоянной частоты n-й выход счетчика делит частоты на 2n+1: 0-й – на 2, 1-й – на 4, 2-й – на 8 и т. д. В данном случае счетчик 8-разрядный, следовательно, со старшего, 7-го выхода частота будет поделена на 256.
Делитель частоты также представляет собой счетчик, но, в отличие от обычного счетчика, позволяет делить частоту на любое число не кратное 2n. На вход поступает частота и 8-разрядный код N, задающий коэффициент деления. На выходе в этом случае будет частота fвых = f/(N+1).
Для примера определим частоту генератора при помощи часов. Т. к. частота составляет десятки килогерц, ясно, что ее нельзя рассмотреть на светодиодном индикаторе. Необходимо уменьшить частоту, разделив ее на максимально возможное число следующим образом:
1)подадим сигнал с выхода генератора на вход делителя частоты, соединив на поле А гнезда 30 и 9;
2)зададим максимальный коэффициент деления, подав на входы код коэффициента деления – все «1». При этом входная частот будет уменьшена в 256 раз;
3)с выхода делителя частоты подадим сигнал на вход счетчика, соединив на поле А гнезда 10 и 21;
4)с выхода старшего разряда счетчика подадим сигнал на любой светодиодный индикатор, например, 1-й, соединив гнезда 29А и 1F.
Счетчик разделит частоту еще на 256. При правильной работе и сборке схемы, частота будет достаточно низкой, чтобы можно было заметить мигание светодиода. Измерив секундомером несколько (например, 10) периодов и, умножив полученную частоту на 256х256 = 65536, можно определить частоту генератора.

Загрузка...