Исследование логических элементов НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ

ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ Лабораторная работа по дисциплине «Элементы и функциональные устройства судовой автоматики»

на тему: «Исследование логических элементов НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ»

Одесса 2014

Задание на лабораторную работу

Таблица 1

Задана логическая функция f (х₁, х₂, х₃, х₄)

1. Построить логическую схему для заданного логического выражения с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.

2. Построить логическую схему для заданного логического выражения, используя программу Electronics Workbench.

3. Построить логическую схему для заданного логического выражения на микросхемах представленных в программе Electronics Workbench.

4. Выполнить преобразование заданной логической функции так, чтобы она была представлена через операцию И-НЕ.

5. Построить для заданного логического выражения логическую схему с использованием элементов И-НЕ на микросхемах, представленных в программе Electronics Workbench.

Задана логическая функция (1):

(1)

1. Построим логическую схему с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.

Для построения схемы по приведенному выражению потребуется:

— четыре инвертора (все четыре аргумента входят в запись в инверсном значении);

— один элемент 2И (для реализации выражений x₁ x₂,);

— два элемента 3И (для реализации выражения);

— один элемент 4ИЛИ для объединения предварительных результатов преобразования на одну общую шину.

Схема имеет вид — рис. 1.

Рис. 1. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ.

2. Построение схемы по заданному логическому выражению в программе Electronics Workbench (EWB)

Построим схему по заданному логическому выражению:

Рис. 2. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ в программе EWB.

Далее подаем на вход схемы заданную кодовую комбинацию (0011), для этого необходимо замкнуть ключи F, D нажатием соответствующих клавиш. Это будет соответствовать подаче сигнала логической единицы, а не нажатые клавиши A, S — сигналу логического 0.

3. Построить логическую схему, используя микросхемы, представленные в программе Electronics Workbench.

Следующую схему строим также используя логические элементы И, ИЛИ, НЕ, но уже относительно к заданной серии микросхем, которые приведены в программе Electronics Workbench. В программе EWB есть микросхемы которые содержат по 2, 3, 4 элемента И, ИЛИ, НЕ. На два, три, четыре входа соответственно элементы (2И, 3И, 4И, 2ИЛИ, 3ИЛИ, 4ИЛИ). С целью реализации схемы используя логические элементы И, ИЛИ, НЕ на микросхемах, которые даются в программе Electronics Workbench.

Для построения схемы потребуется четыре инвертора, пять элементов 2И, один элемент 3ИЛИ. Схема приведена на рис. 3.

В этой схеме использованы следующие микросхемы:

— K155ЛН1;

— K155ЛИ1;

— K155ЛЛ1.

Рис. 3. Логическая схема с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ на микросхемах предложенных в программе EWB.

4. Выполнить преобразование заданной логической функции так, чтобы она была представлена через операцию И-НЕ.

Для построения схемы с использованием элементов И-НЕ необходимо выполнить преобразование исходного выражения так, чтобы оно было записано через операцию Штрих Шеффера. Для этого к исходному выражению применяем закон двойного отрицания и правило де Моргана.

5. Построить логическую схему с использованием элементов И-НЕ на микросхемах, представленных в программе Electronics Workbench.

Для построения логической схемы допускается применение микросхем с любым числом входов, которые имеются в программе EWB. Предполагается, что инверторы также должны быть выполнены на элементах И-НЕ. Это легко реализуемо, т.к. для этого достаточно соединить все входы элемента И-НЕ вместе. Схема приведена на рис. 4.

Рис. 4. Логическая схема с использованием элементов И-НЕ на микросхемах, логический микросхема программа элемент

Схема (рис. 4) построена на трех микросхемах:

— три микросхемы К155ЛА3 (в всех микросхемах используются все четыре элемента). Для реализации инверторов входы логического элемента соединены вместе и на них подается значение одного аргумента.

Для проверки на входы всех трех построенных схем подана одна и та же кодовая комбинация сигналов 0011. Результат на выходе всех схем получился одинаковый.

1. Панфилов Д. И. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях: Практикум на Electronics Workbench: В 2 т.: Электроника.- М.: ДОДЭКА, 2000.

2. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. — М.: Радио и связь, 1994.

3. Система схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.0 и ее применение для анализа электронных устройств ДСМ: Учебное пособие. С. В. Гоголин.