- •Уфимский колледж статистики, информатики и вычислительной техники
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1. Исследование основных логических элементов и простейших комбинационных устройств
- •Лабораторная работа № 2 Исследование триггеров rs, d и t-типов
- •Лабораторная работа № 3 Исследование параллельного, последовательного и универсального регистров
- •Лабораторная работа № 4 Исследование основных комбинационных устройств (дешифратор, демультиплексор, мультиплексор и преобразователь кодов на пзу, сумматор)
- •Лабораторная работа № 5 Исследование счетчиков электрических импульсов
- •Лабораторная работа № 6 Исследование стандартного арифметическо-логического устройства
- •Лабораторная работа № 7 Исследование оперативного запоминающего устройства, мультиплексорного способа организации общей шины и модели четырехразрядной микроЭвм с ручным устройством управления.
- •Литература
Лабораторная работа № 4 Исследование основных комбинационных устройств (дешифратор, демультиплексор, мультиплексор и преобразователь кодов на пзу, сумматор)
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
Изучить и исследовать основные комбинационные устройства
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ:
Работа выполняется на плате П4 и П3 с технологическими картами IV-1, IV-2, IV-3, III-3.
Схема IV-1 позволяет исследовать дешифратор-демультиплексор на ИМС К155ИД4, которая включена по схеме трехразрядного дешифратора на восемь выходов. Дешифратор инвертирует выходные сигналы. Поэтому при ненажатой кнопке SB2 (запрет) все светодиоды (HL1 – HL8), подключенные к выходам дешифратора, светятся. При нажатой кнопке SB2 светодиод, номер которого соответствует установленному тумблерами SA1 – SA3 адресу, погаснет. Работа ИМС в режиме демультиплексора исследуется при подаче входной информации на вход V от кнопки SB2.
Схема IV-2 позволяет исследовать преобразователь двоичного кода в код семисегментного индикатора. Этот узел находится в основном блоке ввода-вывода информации, а на схеме IV-2 имеются только проводники, соединяющие тумблеры SA1 - SA5 с ИМС типа К155РЕ3. ИМС преобразователя кода представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором «защита» информации представлена в таблице прошивок ПЗУ (таблица 4.1). Каждому «0» в выходном слове ПЗУ будет соответствовать светящийся сегмент индикатора HG1. При сигнале с SA5, равном логическому 0, на индикаторе HG1 индицируются десятичные числа. При этом для индикации чиселбольших 9, на индикаторе загорается «десятичная точка» (сегмент h). При сигнале с SA5, равном логической 1, индикатор высвечивает шесинадцатиричные цифры от 0 до F.
Таблица 4.1 – Таблица прошивок ПЗУ БИ
№ п/п |
Адрес (А) |
Выход |
Индикатор |
||||||||||||
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
h |
g |
f |
e |
d |
c |
b |
a |
|||
1. |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Десятичный код |
2. |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
3. |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
|
4. |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
|
5. |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4 |
|
6. |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
|
7. |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
6 |
|
8. |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
9. |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
|
10. |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
|
11. |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0, |
|
12. |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1, |
|
13. |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2, |
|
14. |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3, |
|
15. |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4, |
|
16. |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5, |
|
17. |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Шестнадцатиричный код |
18. |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
19. |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
2 |
|
20. |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3 |
|
21. |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
4 |
|
22. |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
5 |
|
23. |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
6 |
|
24. |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
25. |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
|
26. |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
|
27. |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
A |
|
28. |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
b |
|
29. |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
C |
|
30. |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
d |
|
31. |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
E |
|
32. |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
F |
Схема IV-3 - для исследования мультиплексора. Адрес, управляющий мультиплексором, заносится в регистр с тумблеров SA1 – SA3 по нажатию кнопки SB3. После этого на один из входов МХ подается информационный сигнал с того выхода дешифратора, адрес которого вновь набирается на тумблерах SA1 – SA3. При совпадении адресов DC и МХ загорится светодиод HL1.
Сжема III-3 предназначена для исследования работы сумматора двух четырехразрядных двоичных чисел на ИМС типа К155ИМ3 (D2). Для задания двух четырехразрядных слагаемых используются тумблеры SA1 – SA4 (слагаемое А) и регистр D1 (слагаемое В). Ввод слагаемого В в регистр может осуществляться как в параллельном (с тумблеров SA1 – SA4), так и в последовательном (с кнопки SB2) режимах. Сигнал начального переноса Р0 подается с кнопки SB3 через инвертор D2.3, имеющийся в основном блоке. Индикация входных операндов А и В оуществляется двоичным восьмиразрядным индикатором HL2 – HL9. Сигнал переноса в старший (пятый) разряд подается на индикатор HL1. Сумма в четырех первых разрядахдешифруется в блоке индикации и высвечивается в виде шестнадцатиричного числа на семисегментном индикаторе.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ:
-
Зарисуйте в тетради схемы исследуемых устройств.
2. По справочнику для серии К155 выпишите в тетрадь наименования ИС типов ИД, КП, а также их функциональное назначение и условно-графические обозначения.
3. С использованием таблиц истинности либо булевых выражений опишите работу устройств дешифратора и демультиплексора (на ИС К155ИД4), коммутатора (на ИС К155КП5) и преобразователя кодов (на ИС К155РЕ3).
4. Нажимая и отпуская кнопку SB2, подайте импульсный сигнал на информационный вход демультиплексора. Состояние выходов индицируйте светодиодами HL1 – HL8. Нарисуйте диаграммы напряжений на входе и выходе демультиплексора.
5. Проанализируйте работу всех элементов, входящих в состав блока индикации: преобразователя двоичного кода в код семисегментного цифрового индикатора для представления информации в десятичных символах, цифрового и точечного светодиодных индикаторов.
6. Составьте и объясните булевы выражения для описания одноразрядного сумматора.
7. Исследуйте работу четырехразрядного параллельного сумматора по карте III-3. В процессе исследования проведите суммирование 4-5 пар четырехразрядных двоичных чисел (операндов). Формирование и промежуточное хранение операндов выполняйтесоответственно с помощью регистра RG и тумблеров SA4…SA1. Суммирование производите с учетом сигнала переноса (SB3). Результаты суммирования проверяйте при переводе значений операндов в десятичный код.
8. Проведите вычитание 3-4 пар четырехразрядных операндов, используя перевод вычитаемого в дополнительный код. Результаты вычитания проверить при переводе значений операндов в десятичный код.
9. Результаты исследования представьте соответствующими таблицами.
10. Просмотр состояний входов и выходов SM производите с помощью устройства цифровой индикации в режимах представления информации в двоичном и шестнадцатиричном кодах.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ:
-
Показать сходства и отличия во внутренней структуре и в логике работы дешифратора, демультиплексора, коммутатора.
-
Какой информационный вход мультиплексора подключается к выходу при подаче на адресные входы кода 11?
-
Объяснить принцип работы преобразователя кодов.
-
Привести примеры применения приведенных устройств на практике.
-
Показать возможность применения семисегментного индикатора для представления расширенного алфавита символов.
-
На примерах рассмотрения арифметических действий над двоичными числами обоснуйте утверждение, что наиболее часто встречающейся операцией над числами в вычислительных устройствах и в ЭВМ является операция сложения.
-
Ответить, чем отличаются операции параллельного и последовательного суммирования.
-
Произвести сравнительную оценку используемых ИС для построения сумматоров.
-
Указать, возможно ли создание на базе ИС К155ИМ3 сумматоров большей разрядности.