Лабораторные работы 1-3 по вычислительной технике

Лабораторная работа №1
Исследование логических схем на элементах «И–НЕ»


1. Цель работы

Изучение свойств логических элементов «И–НЕ»; приобретение навыков синтеза логических схем.

2.Подготовка к работе

2.1. Изучить основные логические функции и их условное обозначение,способы представления логических функций, основные правила выполнения логических операций, функционально полные системы логических элементов.

2.2. Синтезировать логические выражения, реализующие в базисе И – НЕ следующие логические функции: НЕ, ИЛИ, И, ИЛИ – НЕ, И – НЕ, И – ИЛИ – НЕ, неравнозначность (исключающее ИЛИ), равнозначность (исключающее ИЛИ – НЕ). По полученным выражениям составить схемы логических функций и записать для них таблицы истинности.

3. Описание схемы

Функциональная схема лабораторной работы представляет собой упорядоченное соединение 5 двухвходовых логических элементов, выполняющих логические операции И – НЕ. Коммутация цепей производится с помощью переключателей S 1 – S 4 путем щелчка указателя мыши на изображении ключа. Обратите внимание на то, что переключатели S 2 и S 3 – сдвоенные. Входные сигналы логических уровней «0» и «1» выбираются нажатием на соответствующие кнопки источников. Красное свечение лампочки свидетельствует о том, что в данном узле схемы действует логическая «1», отсутствие свечения лампочки соответствует сигналу логического «0».

4. Задание к лабораторной работе

Экспериментально исследовать правила построения различных логических функций в базисе И-НЕ, снять таблицы истинности для указанных выше логических функций.

5. Порядок выполнения лабораторной работы

5.1. Запустить файл: « logic . exe » из директории LAB 1.

5.2. Выбрать логические элементы и скоммутировать их с помощью соответствующих переключателей для реализации логической функции НЕ. Инициировать работу схемы и составить таблицу истинности функции НЕ, для чего используя переключатели подать на вход все возможные варианты сигналов и фиксировать выходные сигналы по состоянию соответствующей лампочки. Сравнить таблицу истинности с той, которую получили при подготовке к работе.

5.3. Аналогично п. 5.2 последовательно собрать схемы, реализующие логические функции ИЛИ, И, ИЛИ – НЕ, И – НЕ, И – ИЛИ – НЕ, неравнозначность (исключающее ИЛИ), равнозначность (исключающее ИЛИ – НЕ) и исследовать их таблицы истинности.

5.4. Закрыть программу.

6. Содержание отчета

6.1. Схема лабораторной установки.

6.2. Аналитические выражения синтеза всех вышеперечисленных логических функций в базисе И – НЕ и их таблицы истинности.

6.3. Схемы логических функций в базисе И – НЕ, полученные в ходе выполнения лабораторной работы с указанием обозначений логических элементов и положения переключателей .

7. Контрольные вопросы

7.1. Что такое полный и минимальный базис?

7.2. Почему логический элемент И – НЕ обладает функциональной полнотой?

7.3. Основные свойства логических функций.

7.4. Дайте формулировку правила де Моргана.

7.5. Какова цель минимизации логических функций?

Лабораторная работа №2
Исследование комбинационных цифровых устройств


1. Цель работы

Изучение свойств комбинационных цифровых устройств: шифратора, дешифратора, сумматора, мультиплексора и приобретение навыков выполнения арифметических микроопераций.

2. Подготовка к работе

2.1. Изучить правила перевода чисел из десятичной системы счисления в двоичную и наоборот.

2.2. Принципы построения шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров на логических элементах.

2.3. Построение одноразрядных и многоразрядных сумматоров.

2.4. Представление двоичных чисел в дополнительном и обратном кодах.

3. Описание схемы

Исследуемые КЦУ представляют собой последовательно соединенные шифратор D 1, сумматор D 2, дешифратор D 3, мультиплексор D 4. Шифратор позволяет перевести любое число от 0 до 7 в двоичный код. Сумматор имеет возможность произвести сложение двух трехразрядных двоичных чисел. Результат суммы может быть представлен четырехразрядным числом. Старший разряд индицируется на выходе переноса « P ». Дешифрации подвергаются три младших разряда суммы. С помощью сумматора можно произвести вычитание, при этом вычитаемое представляется в дополнительном или обратном коде. Дешифратор выполняет микрооперацию обратную шифратору. Мультиплексор выполняет коммутацию одного из восьми входных сигналов на один выход под действием кода управления.

4. Задание к лабораторной работе

Экспериментально исследовать правила работы комбинационных цифровых устройств.

5. Задание к лабораторной работе

1. Запустить файл « comb . exe » из директории LAB 2.

2. Нажатием кнопки R обнулить сигналы на входах шифратора. Убедиться в правильности работы шифратора. Записать соответствие номера входа возбуждения шифратора и показания на его выходе.

3. Выполнить операцию сложения двух чисел. Число А набрать на входе шифратора, а число B — на входе сумматора в двоичном коде. Результат сложения перевести в десятичную систему счисления и сравнить с показанием на выходе дешифратора.

4. Выполнить операцию вычитания других чисел. Для этого уменьшаемое набрать на входе шифратора, а вычитаемое перевести в дополнительный код и набрать на входе сумматора.

5. Исследовать работу мультиплексора, выбирая код на входе управления соответствующим номеру входа мультиплексора, на котором действует логическая единица.

6. Содержание отчета

6.1. Схема лабораторной установки.

6.2. Результаты исследования работы шифратора, дешифратора, сумматора, мультиплексора.

6.3. Пример арифметического сложения и вычитания чисел с промежуточными записями результатов и перевода их в десятичную систему.

6.4.Выводы.

7. Контрольные вопросы

7.1. На каких элементах строится шифратор, дешифратор, мультиплексор?

7.2. Принцип построения и работы сумматора?

7.3. Как осуществляется сложение и вычитание чисел с помощью сумматора?.

Лабораторная работа №3
Исследование триггеров


1. Цель работы

Экспериментальное исследование работы различных типов триггеров.

2. Подготовка к работе

2.1. Изучить классификацию и параметры триггеров.

2.2. Принципы построения асинхронных и синхронных RS -триггеров на логических элементах.

2.3. Функциональное назначение различных типов триггеров.

3. Описание схемы

В лабораторную установку включены схемы четырех типов триггеров: асинхронный RS -триггер, синхронный RS -триггер, D -триггер и двухступенчатый D -триггер. На схеме также показаны источники логических сигналов и лампочки для визуального определения состояния триггеров.

4. Задание к лабораторной работе

Экспериментально исследовать правила работы и снять таблицы функционирования триггеров.

5. Задание к лабораторной работе

1. Запустить файл « trig . exe » из директории LAB 3.

2. Исследовать правило работы и снять таблицу функционирования асинхронного RS -триггера.

3. Повторить п. 2 для остальных типов триггеров.

4. Закрыть программу.

6. Содержание отчета

6.1. Схема лабораторной установки.

6.2. Результаты исследования работы триггеров в виде таблиц функционирования.

6.3. Выводы.

7. Контрольные вопросы

7.1. Начертить схемы RS -триггеров на логических элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Пояснить их работу.

7.2. Каким преимуществом обладает двухступенчатый триггер?

7.3. Почему JK -триггер называют универсальным?.

7.4. Какой характерной особенностью обладает последовательность импульсов выходе T -триггера?

Зачет