Обеспечение безопасности рабочего места.
Содержание отчета по практике
Техника безопасности. Стр.2-4
Практическая работа №1 Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Стр.5-6
Практическая работа №2 Кодирование чисел с фиксированной запитой. Стр.7-8
Практическая работа №3Анализ и синтез Комбинационных Схем. Стр.9
Практическая работа №4 Карты Карно Вейча. Стр.10
Практическая работа №5 Назначение, классификация дешифраторов. Стр.11-12
Практическая работа №6 Преобразование кода 2421 в код 8421. Стр.13
Практическая работа №7 Работа со справочником. Стр.14
Практическая работа №8 Создание символов компонентов. Стр.15-17
Практическая работа №9 Создание корпусов компонентов. Стр.18-19
Практическая работа №10 Создание компонентов в библиотеке компонентов.
Стр.20
Практическая работа №11 Составление схемы электрической принципиальной
Стр.21
Практическая работа №12 Вывод на печать схемы электрической принципиальной Стр.22
Практическая работа №13 Создание печатной платы Стр.23
Практическая работа №14 Использование рисунка печатной платы и сборочного чертежа. Стр.24-25
Практическая работа №15 Исследование синхронных и асинхронных RS-триггеров Стр.26-30
Практическая работа №16Изучение многоразрядного сумматора комбинированного типа параллельного дейтвия на интегральных микросхемах.
Стр.31-34
Практическая работа №17 Изучение принципа построения и работы многоразрядного десятичного сумматора с запоминанием единицы межтетрадного переноса, построенного на интегральных микросхемах Стр.35-38
Заключение Стр.39
Список литературы Стр.40
№1 Ознакомление и изучение техники безопасности
Прямой код
Прямой код двоичного числа совпадает по изображению с записью самого числа. Значение знакового разряда для положительных чисел равно 0, а для отрицательных чисел 1.
Пример:
В случае, когда для записи кода выделен один байт, для числа +1101 прямой код 0,0001101, для числа -1101 прямой код 1,0001101.
Обратный код
Обратный код для положительного числа совпадает с прямым кодом. Для отрицательного числа все цифры числа заменяются на противоположные (1 на 0, 0 на 1), а в знаковый разряд заносится единица.
Пример:
Для числа +1101 прямой код 0,0001101; обратный код 0,0001101.
Для числа -1101 прямой код 1,0001101; обратный код 1,1110010.
Дополнительный код
Дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом. Для отрицательного числа дополнительный код образуется путем получения обратного кода и добавлением к младшему разряду единицы.
Пример:
Для числа +1101: Прямой код 0,0001101, Обратный код 0,0001101, Дополнительный код 0,0001101
Для числа -1101: Прямой код 0,0001101, Обратный код 1,1110010, Дополнительный код 1,1110011
Модифицированный код
В модифицированном обратном и модифицированном дополнительном кодах под знак числа отводится не один, а два разряда: "00" соответствует знаку "+", "11" - знаку "-". Любая другая комбинация ("01" или "10"), получившаяся в знаковых разрядах служит признаком переполнения разрядной сетки. Сложение чисел в модифицированных кодах ничем не отличается от сложения в обычных обратном и дополнительном кодах.
| Адоп= | 0.0001101 |
| Вдоп= | 0.0000001 |
| 0.0001110 |
| Амод= | 00.0001101 |
| Вмод= | 00.0000001 |
| 00.0001110 |
| Адоп= | 0.0001101 |
| Вдоп= | 1.1111111 |
| 10.0001100 |
| Амод= | 00.0001101 |
| Вмод= | 11.0000001 |
| 11.0001110 |
| Адоп= | 1.1110011 |
| Вдоп= | 0.0000001 |
| 1.1110100 |
| Адоп= | 11.0001101 |
| Вдоп= | 00.0000001 |
| 11.0001110 |
| Адоп= | 1.1110011 |
| Вдоп= | 1.1111111 |
| 11.1110010 |
| Адоп= | 11.0001101 |
| Вдоп= | 11.0000001 |
| 110.0001110 |
№ 4 Синтез кс.
Синтез– проектирование схемы, реализующей заданный закон ее функционирования. Рассмотрим последовательность этапов синтеза КС на следующем примере.
Пример 2.11. Построить Кс в базисе И-НЕ, закон функционирования которой задан таблицей истинности (табл.1).
Решение. 1. Запишем переключательную функцию КС в базисе И, ИЛИ, НЕ используя табл. 2.11:
Хсднф = АВС v ABC v ABC v ABC.
Минимизируем полученную переключательную функцию с помощью карты Карно (рис 1.):
ХДНФ = АС v AB v ABC.
Запишем Хднф в базисе И-НЕ:
Хднф = AC v AB v ABC = (AC)(AB)(ABC).
Строим на элементах шеффера КС (рис.2.) реализующую переключательную функцию .
№5 Карты Карно Вейча.
Карты Карно – это графический способ минимизации переключательных функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями.
Основным методом минимизации логических функций, представленных в виде СДНФ или СКНФ, является операция попарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Операция попарного склеивания осуществляется между двумя термами, содержащими одинаковые переменные, вхождения которых (прямые и инверсные) совпадают для всех переменных, кроме одной. В этом случае все переменные, кроме одной, можно вынести за скобки, а оставшиеся в скобках прямое и инверсное вхождение одной переменной подвергнуть склейке. Например:
Аналогично для КНФ:
Возможность поглощения следует из очевидных равенств
Таким образом, главной задачей при минимизации СДНФ и СКНФ является поиск термов, пригодных к склейке с последующим поглощением, что для больших форм может оказаться достаточно сложной задачей. Карты Карно предоставляют наглядный способ отыскания таких термов.
= X1 X2 X3
= X2 v X3 v X1 X2
= X1 X2 X3 X3 v X1 X2 X2 X3 X3
=X1 X2 v X1 X3
№6 Назначение, классификация дешифраторов.
Дешифратор – это комбинационное устройство, предназначенное для преобразования параллельного двоичного кода в унитарный, т.е. позиционный код. Обычно, указанный в схеме номер вывода дешифратора соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода, подаваемого на вход дешифратора в качестве входных переменных, вернее сказать, что при подаче на вход устройства параллельного двоичного кода на выходе дешифратора появится сигнал на том выходе, номер которого соответствует десятичному эквиваленту двоичного кода. Отсюда следует, что в любой момент времени выходной сигнал будет иметь место только на одном выходе дешифратора. В зависимости от типа дешифратора, этот сигнал может иметь как уровень логической единицы (при этом на всех остальных выходах уровень логического 0), так и уровень логического 0 (при этом на всех остальных выходах уровень логической 1).
В дешифраторах каждой выходной функции соответствует только один минтерм, а количество функций определяется количеством разрядов двоичного числа. Если дешифратор реализует все минтермы входных переменных, то он называется полным дешифратором (в качестве примера неполного дешифратора можно привести дешифратор двоично-десятичных чисел).
Рассмотрим пример синтеза дешифратора (полного), количество разрядов двоичного числа - 3, количество выходов - 8.
Таблица состояний дешифратора:
| X4 | X2 | X1 | Z0 | Z1 | Z2 | Z3 | Z4 | Z5 | Z6 | Z7 | |
№7 Преобразование кода 2421 в код 8421.
Для реализации данного преобразования требуется получить логические выражения для переменных x4, x3, x2, x1, используя в качестве аргументов переменные y4, y3, y2, y1.
Таблицы Вейча для переменных x4, x3, x2, x1 представлены на рис. Логические выражения для переменных x4, x3, x2, x1:
№8 Работа со справочником.
Регистры – устройства, выполняющие функции приема, хранения и передачи информации. С использованием регистров могут выполняться операции преобразования информации из одного вида в другой (последовательного кода в параллельный, параллельного в последовательный и т.д ).
Основным классификационным признаком регистров является способ записи информации или кода числа в регистр. По способу приема и передачи информации регистры делятся на параллельные, последовательные (сдвигающие), параллельно-последовательные.
Параллельный регистр выполняет функцию записи параллельным кодом, т.е во все регистры одновременно. Последовательный (сдвигающий) регистр осуществляет запись последовательным кодом, начиная с младшего или старшего разряда, путем последовательного сдвига кода тактирующими импульсами. Параллельно-последовательные регистры имеют входы как для параллельной, так и для последовательной записи кода числа кроме того, регистры делятся на одно и двунаправленные. Однонаправленные регистры осуществляют сдвиг информации влево или вправо, а двунаправленные (универсальные) и влево, и вправо, т.е с реверсивным сдвигом.
Микросхема К555ИР8 (рис 2.37) – восьмиразрядный последовательный регистр с параллельным выходом, осуществляющий сдвиг информации вправо и перевод последовательного кода в параллельный, имеет два информационных входа А1, А2, тактовый вход С и вход сброса SR. Работу регистра поясняет табл. 2.36.
Таблица истинности ИС К555ИР8.
Лабораторная работа №1
Лабораторная работа №2
Лабораторная работа №3
Лабораторная работа №4
Лабораторная работа №5
Лабораторная работа № 6
Создание печатной платы
1. Цель работы:научиться создавать печатной платы в системы автоматизированного проектирования в PCAD.
2. Наглядные пособия и ТСО:ПЭВМ и программное обеспечение.
3. Выполнение работы:
Печатная плата создается в программе PCAD PCB.Перед использованием этой программой необходимо предварительно ее настроить. Выполнить Options-Configure и в появившимся окне установить размер рабочей области Work Space Size, основную единицу в чертежах Units выбрать «мм». В окне Options-Gridsустановить значение сетки шага сетки (Grid Spacing) равное 2.5. Командой Options-Current Line установить толщину линии Line Width равной 0.25mm. В рамке Grid Select записать 1.0 и нажать Ввод.Командой Options-Text Style создать новый текстовый стиль. Для этого нужно нажать, Add записать в Style Name (My Style) имя текстового стиля и нажать ОК. В окне Text Style-Propetiesнажать Fontи установить шрифт Arialи размер 10.
Нажатием кнопки «+» приблизить изображение до тех пор, пока точки сетки не будут белыми. В этом случае координаты сетки соответствуют видимой координате.
Используя команду Place Componentразместить все компоненты на печатной плате. Если при этом не определена библиотека, то командой Library Setup-Addуказать библиотеку PcadStLib, расположенную в папкеPcadSt. Затем командойPlace Connectionвыполнить соединение выводов компонентов.
После соединения всех выводов согласно схеме, откорректировать расположение компонентов, стараясь уплотнить компоненты, уменьшая количество и плотность соединений. В печатной плате убрать все наименования компонентов, оставив только позиционные обозначения. Чтобы выполнить эту операцию, нужно выделить элемент и нажатием правой кнопки мыши, выбрать пункт Properties. Затем напротив окнаTypeснять метку с Visible.Если нужно расположить нужные надписи, достаточно использовать команду Place Text.
Для выполнения автоматической трассировки, нужно выполнить команду Route-Autoroutersи в появившемся окне нажать кнопку Start.Эта последовательность действий вызывает новое окно для трассировки. Для автоматической трассировки нужно выполнить командуTools-Start Autorouter.
После получения трассировки, вернуться к печатной плате, выполнив команду из трассировщика Save And Return.
Лабораторная работа №7
Лабораторная работа №4
«Исследование синхронных и асинхронных RS-триггеров»
Цель работы:
Исследовать логику работы синхронных и асинхронных RS-триггеров.
Состав рабочего места:
Лабораторный стенд с панелями А1-1, А1-3, А4, А3, набор проводов, описание лабораторной работы.
Выполнение работы:
1. Исследование работы RS-триггера с прямыми входами.
2. Условное графическое обозначение асинхронного RS-триггера с прямыми входами на рисунке 1, логическая структура на рисунке 2. 
3. В качестве элемента ИЛИ-НЕ в лабораторной работе используются схемы 2И-ИЛИ-НЕ, имеющиеся в лабораторном стенде рисунок 3. 
4. Схема асинхронного RS-триггера с прямыми входами на элементах2И-ИЛИ-НЕ представлена на рисунке 4.
5. Собрать схему, показанную на рисунке 4. 
6. Подавая различные комбинации входных сигналов с клемм «Х», расположенных на панели А1-1, определить по световой индикации сопутствующие им значения входных сигналов. По результатам исследований заполнить таблицу истинности
| П/П | Входы | Выходы | Харак-ка состояния триггера | ||||||
| R | S | Q | Q~ | ||||||
| Условн обозн | В виде потен | Условн обозн | В виде потен | Теор знач | Показ индик | Теор знач | Показ индик | ||
В характеристике состояния триггера указывать состояние триггера в зависимости от значений сигналов на входах R и S. Например, установка триггера в «0», запрещенное состояние и т.д.
7. Исследования асинхронного RS-триггера с инверсными входами.
8. Условное графическое обозначение асинхронного RS-триггера с инверсными входами дано на рисунке 5.
9. Логическая структура совпадает со схемой, собирается на лабароторном стенде и представлена на рисунке 6 . 
10. Подавая различные комбинации входных сигналов с клейм «Х», расположенных на панели А1-1, определить по световой индикации соответствующие им значения входных сигналов. По результатам исследований заполнить таблицу истинности.
| П/П | Входы | Выходы | Харак-ка состояния триггера | ||||||
| R | S | Q | Q~ | ||||||
| Условн обозн | В виде потен | Условн обозн | В виде потен | Теор знач | Показ индик | Теор знач | Показ индик | ||
11. Исследование синхронного RS-триггера. Условно-графическое обозначение синхронного RS-триггера на рисунке 7, логическая структура на рисунке 8. 
12. Развернутая логическая структура синхронного RS-триггера используются в данной лабораторной работе и показана на рисунке 9. 
13. Собрать схему показанную на рисунке 9.
14. Подавая различные комбинации входных сигналов с клейм «Х», расположенных на панели А1-1 и клейм «ГОИ», расположенной на панели А1-2, определить по световой индикации соответствующие им значения входных сигналов. По результатам исследований заполнить таблицу истинности.
| Входы | Выходы | Харак-ка состояния триггера | |||||||
| С | R | S | Q | Q~ | |||||
| В виде импул | Условн обозн | В виде потен | Условн обозн | В виде потен | Теор знач | Показ индик | Теор знач | Показ индик | |
Контрольные вопросы:
1. Почему одни триггеры называются с прямыми входами, а другие с инверсными?
2. Какой из входов устанавливает триггер (выход Q) в «1»?
3. Какой из входов устанавливает триггер (выход Q) в «0»?
4. Зачем нужен в синхронном RS-триггере вход «С»?
5. Почему для RS-триггера существует запретная комбинация на входе?
Содержание отчета:
1. Цель работы.
2. Выводы о проделанной работе.
3. Ответы на контрольные вопросы
Лабораторная работа №17
Цель работы
Исследовать принцип работы многоразрядного сумматора на интегральных микросхемах.
Состав рабочего места
Лабораторный стенд с панелями А1-1, А1-3, А11, А18, провода, описание лабораторной работы.
Выполнение работы
3.1 Исследовать принцип действия двухразрядного сумматора параллельного действия на микросхеме К133ИМ2 (рис.3.1), заполнив таблицу истинности (таблица 1).
3.2 Собрать схему и исследовать принцип работы 4х разрядного сумматора на микросхемах К133ИМ2 (рис. 3.2.) заполнив таблицу истинности (таблица 2).
На вход переноса Р1 элемента ДД1 подать «0».
| входы | выходы | ||||||||
| А1 | В1 | А2 | В2 | P1=0 | P1=1 | ||||
| S1 | S2 | S3 | S1 | S2 | S3 | ||||
| входы | выходы | |||||||||||
| X1 | X2 | X3 | X4 | Y1 | Y2 | Y3 | Y3 | S1 | S2 | S3 | S4 | P |
3.3 Исследовать принцип работы 4х разрядного сумматора на базе микросхемы К133ИМ3 (рис.3.3) заполнить таблицу истинности (таблица 3)
| входы | Выходы | ||||||||||||||
| A1 | A2 | A3 | A4 | B1 | B2 | B3 | B4 | P0=0 | P0=1 | ||||||
| S1 | S2 | S3 | S4 | S1 | S2 | S3 | S4 | ||||||||
Содержание отчета
Отчет должен содержать :
- цель работы;
- УГО и таблицу истинности сумматора К133ИМ2;
- схему и таблицу истинности 4х разрядных сумматоров;
- выводы по работе.
Лабораторная работа № 19
Изучение принципа построения и работы многоразрядного десятичного сумматора с запоминанием единицы межтетрадного переноса, построенного на интегральных микросхемах
Цель работы
1.1. Получить практический навык в сборке и проверке на работоспособность схемы сумматора.
1.2. Выработка внимания и целеустремленности при исследовании схемы.
Состав рабочего места
Лабораторный стенд с панелями А1-1 (4шт), А2,А6,А11 (2шт), А12 (2шт).
Выполнение работы
3.1. Исследование схемы двоично-десятичного сумматора.
3.2. Произвести монтаж схемы в соответствии с рис 3.1,
Подсоединить к схемам индикации (панель А1-3) выходы сумматоров первой и второй ступеней.
Строго соблюдайте последовательность сборки схемы!
Монтаж схемы ведите поэтапно.
На первом этапе смонтируйте только сумматор первой ступени DD1, DD2.
Подавая различные комбинации входных переменных А и В проверьте правильность двоичного сложения.
На втором этапе подсоедините схему организации коррекции (схемы DD3 DD4). Подавая различные комбинации входных переменных А и В проверьте правильность выявления чисел, больше девяти.
На третьем этапе организуйте вторую ступень сумматора, подсоединив его к сумматору первой ступени и схеме организации коррекции.
После этого проверьте правильность двоично-десятичного сложения.
3.3. Необходимо иметь в виду, что перед началом работы нужно установить триггер межтетрадных переносов DD7 в нулевое состояние, а при опросе о наличии межтетрадного переноса нажать кнопку «ГОИ»
3.4. Задать с панели А1-1-1 и А2-1-2 определенную комбинацию слагаемых А и В.
3.5. По индикации проверить правильность сложения в двоичном коде; наличие единицы, говорящей о необходимости коррекции результата; значение результата в двоично-десятичном коде.
3.6. Можно провести исследования схемы на базе микросхемы АЛБ133ИП3 (рис 3.2). При организации работы схемы необходимо внимательно проконтролировать правильность подачи управляющих сигналов.
Описание микросхемы 133ИП3 приведено в приложении к работе «изучение принципа построения и работы многоразрядного комбинационного сумматора с цепями ускоренного переноса на интегральных схемах».
| Входы | Функции управляющих сигналов | Значения сигналов |
| М | Задает арифметическую операцию | |
| S3-S0 -- C0 | Кодовая комбинация выбора функции А + В без учета переноса (С0) |
Исследование схемы двоично-десятичного сумматора на основе ИС 133ИМ2
| Значение входных слагаемых | Пере нос р1 | Значение суммы первой ступени | Значение суммы второй ступени | ||||||||||||||
| A4 | A3 | A2 | A1 | B4 | B3 | B2 | B1 | S4 | S3 | S2 | S1 | S4 | S3 | S2 | S1 | ||
Теоритические вычисления
А=
В=
S(2)
+
+6
S(2-10)
Исследование схемы двоично-десятичного сумматора на основе ИС 133ИП3
| Вид оп. | Упр. Сигналы «выб. Ф-ции» | Пере нос | Значения вх. слагаемых | Знач. Суммы 1 ступени | Знач. Суммы 2 ступени | ||||||||||||||||
| М | S3 | S2 | S1 | S0 | C0 | A4 | A3 | A2 | A1 | B4 | B3 | B2 | B1 | F4 | F3 | F2 | F1 | F4 | F3 | F2 | F1 |
Теоритические вычисления
А=
В=
S(2)
+
+6
S(2-10)
4. Контрольные вопросы
4.1. в каких случаях при сложении двоично-десятичных чисел производится коррекция результата?
4.2. почему коррекции результата производятся только при прибавлении именно числа 6?
4.3. почему на выходе схемы организации коррекции DD3 стоит логический элемент 4И-НЕ – какие функции он выполняет?
Заключение:
За время прохождения учебной практики по ПМ 01 Проектирование цифровых устройств с 20.04 по 17.05.2017г. я ознакомился с техникой безопасности, научился переводить числа из одной системы счисления в другую, переводить числа из одной системы счисления в другую, складывать числа в дополнительном и обратном коде, так же ознакомился с особенностями построения логических устройств на реальной элементной базе, научился представлять переключательные функции в СДНФ и СКНФ, узнал основные законы алгебры логики, ознакомился с картами Карно-Вейча, научился проектировать цифровые устройства с помощью САПР PCAD, т.е. создавать символы компонентов, корпусов, создавать компоненты, создавать схемы электрические принципиальные и выводить её на печать, создавать печатную плату, использовать рисунок платы сборочного чертежа, изучил работу УМК в пошаговом режиме, узнал методы адресации памяти и команды работы с памятью, научился синтезировать и исследовать двоично-десятичный счетчик и двоичный суммирующий счетчик.
Литература
Угрюмов Е.П.– Цифровая схемотехника, 2010г.,
Шарапов А.В.– Цифровая схемотехника 2008г., Баби Н.П. Жуков И.А. Цифровая схемотехника. Издательство Додэка ХХI VR – Пресс 2007г.
Дополнительные источники: Подяков Е.А., Орлик В.В.– цифровая схемотехника, 2003.,Собакин Е.Л. – цифровая схемотехника 2002г.,Колабеков Б.А. – цифровые устройства и микропроцессорные системы 2000г.,Нешумова К.А.– ЭВМ и системы 2000г.
Содержание отчета по практике
Техника безопасности. Стр.2-4
Практическая работа №1 Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Стр.5-6
Практическая работа №2 Кодирование чисел с фиксированной запитой. Стр.7-8
Практическая работа №3Анализ и синтез Комбинационных Схем. Стр.9
Практическая работа №4 Карты Карно Вейча. Стр.10
Практическая работа №5 Назначение, классификация дешифраторов. Стр.11-12
Практическая работа №6 Преобразование кода 2421 в код 8421. Стр.13
Практическая работа №7 Работа со справочником. Стр.14
Практическая работа №8 Создание символов компонентов. Стр.15-17
Практическая работа №9 Создание корпусов компонентов. Стр.18-19
Практическая работа №10 Создание компонентов в библиотеке компонентов.
Стр.20
Практическая работа №11 Составление схемы электрической принципиальной
Стр.21
Практическая работа №12 Вывод на печать схемы электрической принципиальной Стр.22
Практическая работа №13 Создание печатной платы Стр.23
Практическая работа №14 Использование рисунка печатной платы и сборочного чертежа. Стр.24-25
Практическая работа №15 Исследование синхронных и асинхронных RS-триггеров Стр.26-30
Практическая работа №16Изучение многоразрядного сумматора комбинированного типа параллельного дейтвия на интегральных микросхемах.
Стр.31-34
Практическая работа №17 Изучение принципа построения и работы многоразрядного десятичного сумматора с запоминанием единицы межтетрадного переноса, построенного на интегральных микросхемах Стр.35-38
Заключение Стр.39
Список литературы Стр.40
№1 Ознакомление и изучение техники безопасности
Обеспечение безопасности рабочего места.
Правильный выбор рабочего места - дисплей(монитор) является источником электромагнитного излучения. Рекомендуется устанавливать защитный экран для снижения воздействия электромагнитного излучения, и задней части другого дисплея. Недопустимо устраивать рабочие места близко одно от другого. Размещать компьютер необходимо вдали от отопительных приборов и исключать попадания на него прямых солнечных лучей. Недопустимо работать напротив боковой или задней части другого дисплея, если расстояние до него-менее 2м.
1. Расположение оргтехники.
Системный блок- помещается на надежную поверхность (крепкий спал, подставка/тумба)-так чтобы исключать даже случайное его сотрясание;
Дисплей необходимо устанавливать на такой высоте, чтобы центр экрана был на 15-20см. ниже уровня глаз. Расстояние от глаз до экрана-не менее 50см; клавиатура рас