Программа виртуального синтеза цифровых схем с учётом особенностей эмуляции процессорного устройства (стр. 3 из 3)
- Удалить дорожки
(Удаляются все соединения).
- Подсветка ножек
(Выделяются красным цветом все выходы, питание и «земля». Рекомендуется для предотвращения попытки соединения двух выходов микросхем, не обладающих Z-состоянием.)
- Сетка
(Может быть вызвана на рабочее поле – рекомендуется для более точного позиционирования элементов и придания схеме более эстетичного вида).
- Список объектов
(Возможность его удаления позволяет расширить рабочее поле).
- Панель кнопок
(Возможность удаления пиктографического меню – также ведёт к расширению рабочего поля).
- Информационная панель
(Возможность удаления подсказки в низу экрана).
- Цвет
(Выбор цвета рабочего поля).
Рис.7 Позиция «Инструменты».
Включает следующие опции:
- Генератор
(Вызов генератора. Используется виртуальный четырёхфазный генератор со сдвигом фаз на 1800. Имеется возможность дискретного изменения его частоты от 0,5 Гц до 10 МГц. Также допускается генерация конечного числа импульсов, количество которых задаётся в специально вызываемом меню.)
- Логический анализатор
(Вызывается только после вызова генератора. Имеет практически неограниченное число каналов (из-за ограничений рабочего поля – до 128). Имеет внутреннюю память – запоминает до 256 перепадов импульсов. При необходимости данный параметр легко увеличить.)
Рис.8 Позиция «Помощь».
- Справочник микросхем
- О программе
(Все опции имеют стандартное назначение. В программу введён электронный справочник микросхем, включающий микросхемы, используемые разработкой. Введение данной опции существенно экономит учебное время, поскольку отпадает необходимость выдачи справочного материала.)
Рис.9 Пиктографическое меню
Все основные команды главного меню представлены в пиктографическом меню под ним. В пиктографическом меню представлены лишь те команды, использование которых происходит наиболее часто:
- Новый проект
- Открыть проект
- Сохранить
- Сетка
- Цветные линии
- Последнее соединение
- Подсветка выходов
- Генератор
- Логический анализатор
- Справочник микросхем
Рис.10 Вкладки
В работе программы используются две основные вкладки: «Микросхемы» и «Дополнительно».
- Вкладка «Микросхемы» позволяет вывести на рабочее поле любую из микросхем, представленных деревом объектов.
Для этого открывается соответствующий класс микросхем, нужная микросхема помечается левой кнопкой мыши и, не отпуская её, «перетаскивается» на рабочее поле. Допускаются неоднократные вызовы одной и той же микросхемы.
- Вкладка «Дополнительно» позволяет вывести на рабочее поле переключатели (из 0 в 1), кнопки, индикаторы четырёх цветов, надпись, напряжения логического нуля и логической единицы.
Рис.11 Вызванная микросхема совместно с индикаторными и вспомогательными устройствами: 1. – рабочая область (поле); 2 – соединение (дорожка) – графическая линия, соединяющая ножки устройств. 3 – объект (интегральная микросхема или вспомогательное устройство).
Работа с программой
Рис.12 Перемещение и удаление
Вызванный объект (микросхему, вспомогательный элемент или надпись) можно переместить или удалить, наведя на него курсор, нажав правую кнопку мыши, и, выбрав левой кнопкой нужное действие. При перемещении возникает передвигаемый мышью контурный образ объекта. Фиксация нового положения объекта осуществляется передвижением курсора (не нажимая кнопок мыши) на новое место с последующим нажатием левой кнопки.
Рис.13 Выполнение соединений
Производится левой кнопкой мыши при нажатии и удержании кнопки. Соединение производится от выхода ко входу.
Удаление соединений аналогично удалению объекта. При наведении курсора на соединение оно маркируется (становится чёрным). Удаление объекта возможно только после удаления всех его соединений.
Создание надписи.
Во вкладке «Дополнительно» выбирается позиция «Подпись». Не отпуская левой кнопки мыши, выбранная позиция перетаскивается на рабочее поле программы. В той точке рабочего поля, где будет отпущена кнопка мыши, появится надпись. В появившееся при отпускании кнопки окно ввести текст надписи и нажать кнопку «ОК».
Перемещение надписи аналогично перемещению микросхемы.
В качестве практических рекомендаций по применению предлагаемого ПО приведём лишь одну из методических разработок для проведения лабораторных работ (разработка приводится с некоторыми сокращениями).
Лабораторное занятие №1
Логический узел на элементах ТТЛ
Предмет исследования: Логические схемы на элементах ТТЛ (серии: К 155, К 531, К 555, КР 1533, КР 1531)
Цели занятия:
Уяснить процессы прохождения сигналов в логических схемах на элементах ТТЛ.
Приобрести необходимые навыки в сборке цифровых схем.
Практически ознакомиться с работой логических вентилей.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомление с работой стенда:
1.1. Проделать все действия, предусмотренные в разделе «Краткие теоретические сведения» (раздел не приводится).
1.2. Ознакомиться с работой электронного справочника микросхем, изучить назначение выводов исследуемых логических вентилей ознакомиться с УГО изучаемых микросхем.
1.3. Вызвав одну из микросхем на экран и, удобно расположив её (например, микросхему 155ЛИ1 – 2И), виртуально «собрать» на экране схему включения логического элемента (Рис.14). Желательно в верхней части рабочего поля помещать индикаторные элементы, под ними – микросхемы, а в нижней части – вспомогательные элементы.
Рис.14
1.4. Продемонстрировать преподавателю работу данной схемы.
1.5. Составить таблицу истинности рассмотренного вентиля:
Табл.1
| A | B | Q |
1.5. Занести схему включения и таблицу в отчёт.
1.6. Добавив к вентилю микросхемы 155ЛИ1 логический инвертор (микросхема 155ЛН1), построить схему инвертирующего вентиля:
Рис.15
1.7. Продемонстрировать преподавателю работу данной схемы.
1.8. Составить аналогичную п.1.3. таблицу и занести схему включения и таблицу в отчёт
2. Построение логических функций с использованием заданных микросхем:
2.1. Используя заданные микросхемы: 1533ЛИ1 (2И), 1533ЛЛ1 (2ИЛИ), 1533ЛН1 (НЕ), 1533ЛА3 (2И-НЕ), составить схемы, реализующие логические функции, соответствующие своему варианту.
Рис.16
Варианты логических функций (по № рабочего места):
2.2. Построить в отчёте логическую схему, соответствующую своему варианту и показать её преподавателю.
2.3. «Собрать» на экране схему, соответствующую своему варианту.
2.4. Составить таблицу истинности «собранной» схемы и занести её в отчёт. Результаты показать преподавателю.
3. Проверка теоремы де Моргана.
3.1. Для чётных вариантов:
Используя вентили И и НЕ построить схему вентиля ИЛИ, «собрать» её и составить таблицу истинности.
Для нечётных вариантов:
Используя вентили ИЛИ и НЕ построить схему вентиля И, «собрать» её и составить таблицу истинности.
3.2. Поменять чётные и нечётные варианты и повторить действия.
Таблицы истинности и схемы занести в отчёт.
4. Построение одноразрядного управляемого инвертора.
(В зависимости от управляющего сигнала информационный сигнал либо поступает со входа на выход без изменения, либо инвертируется)
Рис.17
4.1. Используя три логических вентиля: И-НЕ, ИЛИ, И, спроектировать указанную схему и показать её преподавателю.
4.2. «Собрать» составленную схему.
4.3. Составить таблицу истинности управляемого инвертора и вместе со схемой занести в отчёт.
Рис.18 Схема управляемого инвертора (составляется курсантами самостоятельно)
Таблица истинности управляемого инвертора
| Упр. | Вх. | Вых. |
5. Построение элементов с двумя устойчивыми состояниями на базе логических вентилей И-НЕ.
5.1. Используя микросхему 155ЛА3, построить схему:
Рис.19
5.2. Составить таблицу истинности элемента с двумя устойчивыми состояниями и занести схему и таблицу истинности в отчёт. Объяснить принцип работы данной схемы.
Контрольные вопросы:
Что называется логическим элементом?
Нарисовать схему логического вентиля, запрещающую прохождение импульсов по сигналу «0» и по сигналу «1».
Какой уровень помехи: в сторону увеличения напряжения или в сторону его уменьшения более опасен (в плане искажения информации) при нулевом уровне сигнала, а какой – при единичном уровне сигнала?