Лабораторная работа 3 Изучение принципа работы мультиплексора и демультиплексора

Цель работы – Ознакомиться с принципом построения логических устройств для последовательного опроса логических состояний большого числа переменных

Основные теоретические сведения

Мультиплексор - представляет собой логическое устройство, используемое для последовательного опроса логических состояний большого числа переменных и передачи их на один выход.

На рис. 3.1 приведена схема мультиплексора на 4 входа.

Входы а0 и а1 являются адресными. Их значение определяет одну из переменных Х0, Х1, Х2, или Х3, передаваемую на выход У:

_ _ _ _

У = а1а0Х0 + а1а0Х1 + а1а0Х2 + а1а0Х3.

Например, если а0 = 1 и а1 = 0 (адрес 01), то на выход передается переменная Х1, так как при этом

у = 1*0*х0 + 1*1*Х1 + 1*0*Х2 + 0*1*Х3 = Х1.

Число соединяемых с выходом входов может быть значительно увеличено, причем при 2ⁿ коммутируемых входах потребляется всего n адресных входов.

Устройство, предназначенное для посылки входного сигнала в ту или иную электрическую цепь (в тот или иной адрес), называется демультиплексором (рис. 3.2).

Рисунок 3.1

Появление переменной Х на выходах У0, У1, У2 или У3 определяется значением адресных переменных a1 и а0. Например, если а0 = a1 = 1, то переменная Х появится на выходе У3, так как при этом У3 = a1a0 Х = l*l*Х = Х.

План работы.

1. Основываясь на том, что мультиплексор это устройство, которое подключает один из информационных входов к выходу в зависимости от информации на управляющем входе, разработать схему простейшего мультиплексора с двумя информационными входами (для этого предварительно составьте его таблицу истинности). Использовать элементы И, ИЛИ, НЕ (рис. 3.3).

2. Демультиплексор – устройство, которое в соответствии с управляющим сигналом (кодом) информацию, поступающую на один вход, распределяет по нескольким выходам. На основании определения составьте таблицу истинности демультиплексора, имеющего 1 вход и 2 выхода. Используя элементы И, НЕ разработайте соответствующую схему (рис. 3.4).

Рисунок 3.2

Рисунок 3.3

Рисунок 3.4

Отчет по лабораторной работе должен включать

• схему электрическую принципиальную простейшего мультиплексора с двумя информационными входами по теме лабораторной работы;

• таблицу истинности для мультиплексора и демультиплексора, применяемых в работе.

Контрольные вопросы

1. Что называют мультиплексором?

2. Назначение мультиплексора.

3. Изобразите схематически мультиплексор.

4. Каким образом происходит передача информации в демультиплексоре?

5. Назначение выводов в мультиплесксоре и демультиплексоре.

Лабораторная работа 4 Изучение работы сумматора

Цель работы – Изучение работы сумматоров по модулю 2, полусумматоров и полных сумматоров.

1. Общие сведения

Как известно, основная операция в цифровых вычислительных машинах – сложение. Все другие арифметические операции – вычитание, умножение, деление – сводятся к сложению. Операция сложения двоичных чисел производится с использованием сумматоров, полусумматоров и сумматоров по модулю 2.

Сумматор по модулю 2 (элемент Исключающее ИЛИ) (рис. 4.1) работает следующим образом. Если на обоих входах элемента лог. 0 - на выходе также лог. 0. Если на одном из входов лог.1, а на другом лог. 0, то на выходе лог. 1. Если на обоих входах лог. 1, то на выходе 0.

Если добавить к элементу Исключающее ИЛИ двухвходовой элемент И, который служит формирователем единицы переноса, то получится одноразрядный полусумматор. Схема дает при А=В=1 результат S=0 (это младший разряд суммы) и Р=1 (старший разряд, здесь он называется единицей переноса). В итоге на обоих выходах полусумматора появляется двухразрядное двоичное выходное слово А+В=1+1=10. Его десятичный эквивалент 1+1-2.

Схема рис. 4.2 называется полусумматором, поскольку в нем не учитывается возможность суммирования сигнала переноса из предыдущего разряда.

Полный сумматор (его условное обозначение рис. 4.3) должен иметь вход для приема сигнала переноса С из предыдущего разряда Из двух одноразрядных полусумматоров можно получить одноразрядный сумматор. Таблица истинности приведена ниже, см. табл. 4.1.

Рисунок 4.1. Сумматор

по модулю 2

Рисунок 4.2. Полусумматор

Рисунок 4.3

Полный сумматор

Таблица 4.1 Таблица истинности полного сумматора

A	B	C	S	P
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

2. Приборы и оборудование: лабораторный стенд, микросхемы К155ЛП5 К155ИП2, К155ИМ3.

3. Электрическая схема реализации сумматора

Рисунок 4.4

4. Порядок выполнения работы.

0. А	В	S
   0	0
   0	1
   1	0
   1	1

   Исследовать работу микросхемы К155ЛП; которая содержит четыре независимых сумматора по модулю 2 (на стенде элемент D5).

   0. На входы элемента (на стенде D5.1) поочерёдно подавать лог. 0 или лог. 1 в соответствии с таблицей истинности.

   1. Проследить за сигналом на выходе элемента D5.1.

   2. Заполнить таблицу истинности и проанализировать её.

1. Исследовать работу полусумматора, схема которого содержит один элемент исключающее ИЛИ и один элемент И.

Примечание: выход элемента D1.1 (на стенде D5.4) соединен с инвертором D2.1 (на стенде D6.4), поэтому при заполнении таблицы истинности необходимо учитывать это, то есть при загорании индикатора H1 считать это за лог. 0 на выходе элемента D5.4, и наоборот.

0. Собрать схему, для этого на стенде использовать две перемычки.

1. А	В	S	Р
   0	0
   0	1
   1	0
   1	1

   Подавая на входы элемента D5.4 сигналы лог. 0 и лог. 1, проследить за сигналами на выходах полусумматора S и Р.

2. Заполнить таблицу истинности и проанализировать её (учесть, что сигнал на выходе S инвертированный).

5. Содержание отчета.

1. Название и цель работы.

2. Схема выполнения экспериментов.

3. Заполненные таблицы (п. 4).

4. Выводы по работе.