Лабораторная работа №5 / LR_5
.docx
Лабораторная работа № 5
Тема: “Моделирование и исследование комбинационных схем с использованием программы Electronics Workbench
Цель работы: Исследование логических элементов и синтезированных комбинационных схем методом моделирования с использованием программы Electronics Workbench.
Ход выполнения лабораторной работы
Задание 1 – Исследование логики работы элемента 3И
Для исследования логики работы элемента 3И синтезируем схему, представленную на рисунке 1
Рисунок 1 – Схема исследования логики работы элемента 3И
Таблица 1 – Полученные данные при исследовании элемента 3И
a |
b |
c |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Задание 2 – Исследование логики работы элемента 3И-НЕ
Для исследования логики работы элемента 3И-НЕ синтезируем схему, представленную на рисунке 2
Рисунок 2 – Схема исследования логики работы элемента 3И-НЕ
Таблица 2 – Полученные данные при исследовании элемента 3И-НЕ
a |
b |
c |
f |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Задание 3 – Исследование логики работы элемента 3ИЛИ
Для исследования логики работы элемента 3ИЛИ синтезируем схему, представленную на рисунке 3
Рисунок 3 – Схема исследования логики работы элемента 3ИЛИ
Таблица 3 – Полученные данные при исследовании элемента 3ИЛИ
a |
b |
c |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Задание 4 – Исследование логики работы элемента 3ИЛИ-НЕ
Для исследования логики работы элемента 3ИЛИ-НЕ синтезируем схему, представленную на рисунке 4
Рисунок 4 – Схема исследования логики работы элемента 3ИЛИ-НЕ
Таблица 4 – Полученные данные при исследовании элемента 3ИЛИ-НЕ
a |
b |
c |
f |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Задание 5 – Исследование логики работы элемента 3XOR
Для исследования логики работы элемента 3XOR синтезируем схему, представленную на рисунке 5
Рисунок 5 – Схема исследования логики работы элемента 3XOR
Таблица 5 – Полученные данные при исследовании элемента 3XOR
a |
b |
c |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Задание 6 – Исследование логики работы комбинационной схемы.
Для синтеза комбинационной схемы данными из таблицы с вариантами.
Таблица 6 – Таблица истинности для варианта 5
a |
b |
c |
d |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Минимизируем логическую функцию с помощью карты Карно
|
|
|
b |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
c |
a |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
c |
a |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
c |
a |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
c |
a |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
d |
|
|
|
Для подачи входных сигналов будем использовать генератор слов на частоте 1 Гц (Рисунок 6)
Рисунок 6 – Настройки генератора слов
Рисунок 7 - Схема исследования логики работы комбинационной схемы
Задание 7 – Построение комбинационной схемы при помощи логического преобразователя
На рисунке 8 приведена запись логической функции в логический преобразователь.
Рисунок 8 – Настройка логического преобразователя
С помощью логического преобразователя построим комбинационную схему (Рисунок 9)
Рисунок 9 – Результат построения комбинационной схемы при помощи логического преобразователя
Задание 8 – Исследование работы отдельных микросхем, в состав которых входят логические элементы
Для исследования логики работы микросхемы 7420N синтезируем схему, представленную на рисунке 10
Рисунок 10 – Схема исследования логики работы микросхемы 7420N
Таблица 7 – Полученные данные при исследовании микросхемы 7420N
a |
b |
c |
d |
f |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Для исследования логики работы микросхемы 7400N синтезируем схему, представленную на рисунке 11
Рисунок 11 – Схема исследования логики работы микросхемы 7400N
На рисунке 12 приведены осциллограммы входного и выходного сигналов.
Рисунок 12 – Осциллограммы сигналов
Анализ полученных результатов
При выполнении заданий 1 – 5 были получены таблицы истинности идентичные таблицам истинности исследованных элементов.
При выполнении заданий 6 и 7 была синтезирована комбинационная схема по логической функции, которая была минимизирована с помощью карты Карно. Полученная таблица истинности идентична таблице истинности для варианта 5. Что свидетельствует об отсутствии ошибок при минимизации логической функции.
При выполнении задания 8 были исследованы отдельные микросхемы, в состав которых входят логические элементы. Полученные данные идентичны соответствующим элементам.
Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы были исследованы логические элементы и синтезирована комбинационная схема методом моделирования с использованием программы Electronics Workbench.