Контрольная работа по "Информатике"

Задача №1

 

Задана логическая функция  f (x₁, x₂, x₃), таблица 1.

Таблица 1

№ варианта	Логическая функция	Набор аргументов для проверки
4		0	1	1

1. Построить схему в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Для построения схемы потребуется:

• 3 инвертора;
• 2 элемента 2И (для реализации выражений );
• 2 элемента 2ИЛИ для объединения результатов.

2. Построить эту схему в базисе И, ИЛИ, НЕ на микропроцессорах серии К155 (КР1533).

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

Для преобразования логической функции  так, чтобы она была представлена через операцию И-НЕ, к исходному  выражению применяем закон двойного отрицания и правило де Моргана.

4. Построить логическую схему в  базисе И-НЕ на микросхемах серии  КР1533 (К155).

 

5. На всех построенных схемах указать логические сигналы на входах и выходах каждого элемента для кодовой комбинации, заданной таблицей 1.

Для проверки на входы всех трех построенных схем, показанных на рис. 1, 2, 3, подана одна и та же кодовая комбинация сигналов 011. Результат на выходе всех схем получился одинаковый.

6. Определить количество микросхем, используемых для построения схем в п.2 и п.4. Сделать вывод о том, какой способ реализации более экономичен.

В схеме (рис. 2) использованы следующие  микросхемы:

• DD1 – К155ЛН1 (из шести элементов задействовано три);
• DD2 – К155ЛИ1 (из четырех элементов используется два);
• DD3 – К155ЛЛ1 (из четырех элементов используется только два).

Схема (рис. 3) построена на 3 микросхемах:

• 2 микросхемы К155ЛА3 (в обоих корпусах из четырех элементов используется два). Для реализации инверторов входы логического элемента соединены вместе и на них подается значение одного аргумента;
• 1 логический элемент К155ЛА4.

 

Из приведенных схем можно сделать  вывод, что построение схем в базисе И-НЕ более экономично. В этом случае применяется меньше микросхем, и они более эффективно используются.

 

 

Задача №2

 

1. Дать определение КЛУ, заданного в табл. 2.

Таблица 2

№ вар.	Тип КЛУ	Структура КЛУ	Базис для реализации	Тип микросхемы
4	Демультиплексор	1→8	И-НЕ	К155ИД3

 

Демультиплексор – это устройство, которое осуществляет коммутацию входа  к одному из выходов, имеющему заданный адрес (номер). Он имеет один информационный вход и несколько выходов (в данном случае 8).

2. Привести условное графическое обозначение устройства с указанной структурой.

Условное графическое обозначение  демультиплексора со структурой 1→8 показано на рис.4.

 

3. Описать принцип работы устройства.

 

Если на вход демультиплексора подавать константу D = 1, то на выбранном в соответствии с заданным адресом выходе будет лог. 1, на остальных выходах – лог. 0. При этом по выполняемой функции демультиплексор превращается в дешифратор.

 

4. Привести таблицу истинности устройства.

Таблица 3

A2	A1	A0	Q0	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7
0	0	0	D	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	D	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	D	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	D	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	D	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	D	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	D	0
1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	D

 

5. Записать функции для выходов через операции И, ИЛИ, НЕ.

По данным табл. 3 запишем функции  для выходов демультиплексора.

6. Выполнить преобразование исходных функций под заданный базис.

Для того чтобы выполнить преобразование функций из п. 5 в базис И-НЕ, надо над левой и правой частями функций поставить знак отрицания. Тогда получится устройство с инверсными выходами.

7. Построить логическую схему в заданном базисе.
8. Подать на входы любую кодовую комбинацию сигналов и выполнить проверку. Необходимо проставить сигналы на входах и выходах всех элементов. Для мультиплексора и демультиплексора подавать кодовую комбинацию только адресных сигналов.

Для проверки на входы демультиплексора (рис. 5) подана кодовая комбинация  адресных сигналов 011. Для определения сигналов на выходе подставим в формулы из  
п. 5 значения переменных.

Таким образом, информация с входа D передается на выход Q₃. Те же значения подставлены в схему рис. 5.

9. Привести УГО получившегося устройства. На УГО на входах и выходах проставить сигналы, соответствующие той же кодовой комбинации.
10. Из справочника выбрать микросхему, заданную в табл. 2. Привести ее УГО и описание. Указать назначение всех входов и выходов. Подать на входы ту же кодовую комбинацию, что и в п. 8 и указать значение сигналов на информационных выходах.

На рис. 6 изображено условное графическое обозначение дешифратора со структурой 4→16 с инверсными выходами. Микросхема имеет 2 инверсных разрешающих входа Е1 и Е2. Сигнал разрешения подается через схему И. Схема устанавливается в рабочее состояние подключением на землю входов Е1 и Е2.

Назначение входов:

№1, 2, 4, 8 – адресные входы;

Е1 и Е2 – инверсные разрешающие  входы, для установления рабочего режима дешифратора на эти входы подается лог. 0.

Назначение выходов:

0-15 – инверсные информационные выходы.

 

Задача №3

 

1. Привести логическую схему четырехразрядного регистра заданного типа (таблица 4) на D-триггерах.

Таблица 4

№ варианта	Тип устройства	Тип микросхемы	Кодовая комбинация и действие	Начальное состояние	Число входных импульсов
4	Регистр последовательно-параллельный со сдвигом влево	К555ИР9	11010011 вывод	–	–

 

2. Обозначить на схеме буквенными символами все входы и выходы, укажите их назначение.

Назначение входов:

D – информационный вход, для построения регистров;

C – вход синхронизации, определяет момент переключения триггера (динамический прямой вход);

 – установка триггера в  «0», Q = 0.

Назначение  выходов:

Q – выход триггера, состояние триггера.

3. Выбрать из справочника заданную микросхему. Привести ее условное графическое обозначение.

Условное графическое обозначение  микросхемы К555ИР9 показано на рис. 8.

4. Привести описание этого регистра (выполняемые функции и возможности, разрядность, порядок управления работой), указать назначение выводов.

Микросхема К555ИР9 – восьмиразрядный  сдвигающий регистр с возможностью асинхронной параллельной записи и последовательным считыванием. Микросхема имеет вход DI для подачи информации при последовательной записи, восемь входов D0 – D7 для подачи информации при параллельной записи, два равноправных входа для подачи тактовых импульсов (выводы С и СЕ), вход параллельной записи L и прямой и инверсный выходы последнего разряда сдвигающего регистра. Переключение триггеров регистра происходит по спаду импульсов отрицательной полярности на любом из входов С при лог. 0 на другом. Подача лог. 1 на любой из входов запрещает переключение триггеров при подаче импульсов на второй вход. Режим работы регистра определяется сигналом, поданным на вход L – при лог. 1 на нем по спадам импульсов на входе С происходит сдвиг информации, поступающей на вход DI, выходам 8; при лог. 0 на входе L происходит параллельная запись информации со входов D0 – D7 в триггеры регистра. Эту микросхему удобно применять для преобразования параллельного кода в последовательный. Наличие двух входов для подачи тактовых импульсов позволяет использовать один из них как вход разрешения работы регистра, другой – для выполнения сдвига или записи.

5. На рисунке в п.3 указать сигналы на информационных входах для кодовой комбинации, заданной таблицей 4. На управляющих входах проставить сигналы, обеспечивающие заданный режим работы.

Сигналы на информационных и управляющих входах микросхемы К555ИР9 показаны на рис. 8.

6. Привести временную диаграмму, поясняющую заданный режим работы для микросхемы.

Временная диаграмма для микросхемы К555ИР9 показана на 
рис. 9.

Задача №4

 

1. Выбрать из таблицы 5 микросхему запоминающего устройства для своего варианта.

 

Таблица 5

№ варианта	Тип микросхемы	Режим работы	Адрес ячейки памяти
4	К556РТ5	чтение	011110010

 

2. Привести условное графическое обозначение микросхемы.

Условное графическое обозначение  микросхемы К556РТ5 показано на рис. 10.

3. Привести краткое описание микросхемы: тип ЗУ, особенности записи, чтения, технология изготовления, совместимость с другими ИМС и ИМС других серий, определить организацию микросхемы и ее емкость. Ответы необходимо обосновать.

Запоминающее устройство (ЗУ) –  это совокупность аппаратных средств, обеспечивающих существование информации во времени.

Микросхема К556РТ5 является программируемым постоянным запоминающим устройством (ППЗУ) с однократным программированием, на что указывает обозначение на УГО PROM и третий элемент маркировки – РТ.

Запись информации в ППЗУ производится с помощью специальных устройств, называемых программаторами. Программатор выдает в микросхему соответствующие напряжения для записи информации, набираемой на клавиатуре либо предварительно нанесенной путем пробивок на перфоленту. Эти напряжения прожигают плавкие перемычки в элементе памяти. Очевидно, однажды записанная в ПЗУ информация в дальнейшем не может быть изменена. При необходимости изменить эту информацию микросхемы с ранее записанной информацией заменяются новыми, в которые записывается новая информация.

Чтение информации из ПЗУ происходит следующим образом. При подаче адреса (адресных групп А₁ и А₂) выбирается определенная четверка транзисторов накопителя. Если перемычка в цепи эмиттера выбранного транзистора не прожжена, ток этого транзистора создает на резисторе напряжение, запирающее соответствующий многоэмиттерный транзистор; если же перемычка прожжена, то многоэмиттерный транзистор открыт. Открытое либо закрытое состояние многоэмиттерных транзисторов определяет значение разрядов считанного слова.