Порядок проведения работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Уральский государственный лесотехнический

Университет

Кафедра автоматизации производственных процессов

Ордуянц Г.Г.

Тойбич В.Я.

Проектирование и исследование

Комбинационных схем в оболочке MultiSim

Для студентов специальности 2102

Очной и заочной форм обучения

Екатеринбург 2004

Печатается по рекомендации методической комиссии

факультета ЛИФ УГЛТУ

Протокол № от 2004г.

Рецензент кандидат технических наук, доцент С.П. Санников

Редактор

Подписано печать Формат 60х84 1/16

Плоская печать Печ. л. Тираж 50 экз.

Поз. Заказ № Цена

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

Общие сведения

Из библиотеки компонентов и инструментов MulniSim в ходе создания и исследования комбинационных схем рекомендуется использовать следующие элементы и приборы:

1.Источники питания 2.Пассивные элементы 3.Цифровые микросхемы

4.Индикаторы 5.Электромеханические устройства

6.Измерительные приборы и средства анализа

Для перенесения компонента из библиотеки на рабочее поле курсор мыши подводится к значку соответствующего раздела, при этом его название подсвечивается. После выбора компонента курсором мыши и нажатия ее левой кнопки (отмена выбора- нажатие правой кнопки) возможны два варианта. В первом, наиболее простом случае, курсор мыши в форме стрелки с выбранным компонентом переносится на рабочее поле и нажимается левая кнопка мыши. Во втором случае выбор компонента сопровождается вызовом окна. Если необходимо отредактировать параметры компонента, то в этом окне нажимается кнопка Edit, проводится коррекция параметров, и только после нажатия кнопки ОК в этом окне курсор мыши принимает указанную форму.

Для прокладки соединительных проводников курсор мыши необходимо подвести к выводу компонента и когда курсор примет крестообразную форму, нажать-отпустить левую кнопку мыши, проводник в виде пунктирной линии протянуть к выводу второго компонента и повторно нажать-отпустить левую кнопку. Для удаления проводника он выделяется и нажимается клавиша Delete. При изменении формы проводника он отмечается, при этом точки его перегибов и соединений с выводами компонента отмечаются квадратиками, которые и служат для перемещения курсором мыши его отдельных частей .

При установке курсора мыши на иконку прибора или на любой другой компонент схемы и нажатия ее правой кнопки, вызывается динамическое меню, позволяющее вырезать (Cut), копировать (Copy), изменить цвет (Color) компонента, а также выполнить четыре команды по его перемещению (вращению).

При необходимости удаления в буфер, копирования, изменения цвета или перемещения компонента целесообразно воспользоваться соответствующими командами из меню Edit. Если требуется размножить некоторый компонент, то после его копирования курсор мыши ставится на свободное место рабочего поля и нажатием правой кнопки мыши вызывается второе динамическое меню, отличающееся от первого большим числом команд. После выбора из этого меню команды вставки Paste курсор мыши с прицепившимся к нему значком компонента устанавливается в требуемое место будущей схемы и нажимается левая кнопка мыши. Если компонент необходимо вставить в разрыв проводника, то он устанавливается так, чтобы его выводы с обеих сторон совпали с проводником, после чего нажимается левая кнопка мыши. Для удаления компонента он отмечается и нажимается клавиша Delete, при этом удаляются и присоединенные к нему проводники.

Порядок проведения работы

1.Собрать на рабочем поле комбинационную схему соответственно полученному заданию.

2.Оснастить вход-выход контрольно-измерительными приборами. Для задания входных аргументов можно применить генератор слов или электромеханические переключатели, а выходные функции удобно контролировать при помощи индикаторных лампочек и семисегментных и линейных индикаторов.

3.Задавая генератором слов или переключателями последовательности входных слов, провести исследование схемы, заполнить таблицы истинности или вывести математическую модель логического устройства.

Пример

Задание: Провести исследование дешифратора двоичных сигналов на основе микросхемы серии ТТЛ – 7442N, составить схему наращивания.

Из библиотеки элементов ТТЛ выберем дешифратор 7442N.

После нажатия мышью клавиши ОК, выбранный дешифратор переместится на рабочее поле.

Оснастим схему средствами контроля и запрограммируем генератор слов.

Исследование схемы проведем в ручном режиме, поэтому при каждом нажатии курсором мыши на клавишу Step на панели генератора слов на входы дешифратора будут в пошаговом режиме поступать новые слова. Полученные данные занесем в табл.1.

Таблица 1

Состояния дешифратора 7442N

Вывод: Исследуемый дешифратор преобразует двоичный код поступающий на входы ABCD в сигнал низкого уровня, появляющийся на одном из десятичных выходов 0-9. Если десятичный эквивалент входного кода превышает 9, то на всех выходах 0-9 появляются напряжения высокого уровня. Если ограничить поступающий входной код от 0 до 8, то вход D можно использовать как разрешающий с низким активным уровнем, что дает возможность увеличить количество выходов до 16. Для инвертирования разряда D можно применить одну из секций микросхемы 7404N, которую также можно извлечь из библиотеки ТТЛ.

Соберем на рабочем поле схему наращивания, сигналы на входы подадим от генератора слов.

Результаты исследования занесем в табл. 2.

Таблица 2

Состояния дешифратора вида 4:16

Варианты задания:

1.Спроектировать и исследовать схему преобразователя трехразрядного двоичного кода в сигналы управления одноразрядным 7-ми сегментным индикатором с выводами от каждого сегмента.

2Спроектировать и исследовать схему преобразователя четырехразрядного двоичного кода в сигналы управления одноразрядным 7-ми сегментным индикатором с выводами от каждого сегмента. Смотри приложение.

3.Спроектировать и исследовать схему преобразователя четырехразрядного двоичного кода в сигналы управления двумя разрядами 7-ми сегментных индикаторов с выводами от каждого сегмента.

4.Спроектировать и исследовать схему для дешифрации четырех разрядного двоичного кода на дешифраторах вида 3:8.

5.Спроектировать и исследовать схему преобразователя трехразрядного кода Грея в сигналы управления одноразрядным 7-ми сегментным индикатором с выводами от каждого сегмента.

6.Спроектировать и исследовать схему преобразователя четырехразрядного кода Грея в сигналы управления двумя разрядами 7-ми сегментных индикаторов с выводами от каждого сегмента.

7.Провести исследование приоритетного шифратора вида 8:3. Смотри приложение.

8.Провести исследование приоритетного шифратора вида 10:4.

9.Спроектировать и исследовать схему шифратора вида 16:4 с использованием двух шифраторов вида 8:3.

10.Спроектировать и исследовать мультиплексор вида 4:1, построенный на логических элементах И, ИЛИ, НЕ.

11.Спроектировать и исследовать схему мультиплексора вида 16:1 с использованием двух мультиплексоров вида 8:1.

12.Спроектировать и исследовать схему мультиплексора вида 16:1 из мультиплексоров вида 4:1.

13.Синтезировать и исследовать схему полусумматора двух одноразрядных двоичных чисел на логических элементах И-НЕ.

14.Синтезировать и исследовать схему полного одноразрядного сумматора на элементах 2И-ИЛИ-НЕ.

15.Спроектировать и исследовать схему четырехразрядного инкрементора на HALF ADDER (полусумматор) из библиотеки MISC.

16.Спроектировать и исследовать схему сумматора для сложения двух четырехразрядных двоичных чисел на HALF ADDER (полусумматор) из библиотеки MISC.

17.Спроектировать и исследовать схему сумматора-вычитателя двух четырехразрядных двоичных чисел.

18.Спроектировать и исследовать схему устройства для сравнения двух четырехразрядных двоичных чисел на основе четырехразрядного сумматора-вычитателя.

19.Спроектировать и исследовать схему устройства для вычисления среднего арифметического двух четырехразрядных двоичных чисел.

20.Спроектировать и исследовать схему для сложения четырехразрядного двоичного числа с пятиразрядной двоичной константой.

21.Спроектировать и исследовать схему для возведения в квадрат трехзначного двоичного числа. Смотри приложение.

22.Спроектировать и исследовать схему для перемножения двухразрядных двоичных чисел.

23.Спроектировать и исследовать схему для перемножения двухразрядного и трехразрядного двоичного числа.

24.Спроектировать и исследовать схему преобразователя кодов согласно нижеприведенной таблице.

Указание: схему выделения старшей единицы реализовать:

а) на шифраторе и дешифраторе вида 8:3;

в) на элементах М2. Смотри приложение;

с) на элементах И-НЕ.

25. Спроектировать и исследовать схему преобразователя трехразрядных двоичных кодов на мультиплексорах вида 8:1, согласно нижеприведенной таблице.

ПРИЛОЖЕНИЕ

В приложении приводятся схемы реализации некоторых вариантов заданий. Следует помнить, что приведенные схемы не претендуют на роль «истины в последней инстанции», а только демонстрируют возможности программы Multisim. Например, исследование шифратора вида 8:3 можно проводить в режиме ручного управления при помощи кнопок (схема 2), а можно автоматизировать этот процесс при помощи программируемого генератора слов, как это сделано в схеме 3.

С Х Е М Ы

Схема 1. Дешифратор управления сегментами индикатора

В схеме применен некий гипотетический дешифратор имеющий инверсные выходы из библиотеки MISC.Если принцип образования схемы понятен, попытайтесь самостоятельно сконструировать аналогичный преобразователь с использованием дешифратора с прямыми выходами, например 4028 из библиотеки СMOS (КМОП).

Схема 2. Исследование шифратора 74148 вида 8:3 в ручном режиме.

Схема 3. Исследование шифратора вида 8:3 при помощи генератора слов.

Схема 4. Устройство для возведения в квадрат двоичных чисел.

Схема 5. Преобразователь унитарного кода в семисегментный с узлом выделения старшей единицы на элементах М2.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: