Ćwiczenia laboratoryjne z techniki cyfrowej

Opis

Ćwiczenia laboratoryjne z techniki cyfrowej

autor: Damian Bisewski

Wydawnictwo Uniwersytet Morski w Gdyni

Niniejszy skrypt jest przeznaczony przede wszystkim dla studentów uczelni technicznych kształcących się na kierunkach: elektronika, elektrotechnika, infor­matyka, telekomunikacja i zawiera zbiór ćwiczeń laboratoryjnych, które można realizować w ramach przedmiotów takich, jak np.: technika cyfrowa, układy logiczne oraz systemy cyfrowe. Informacje podane w skrypcie stanowią uzupeł­nienie wiedzy teoretycznej, uzyskanej przez studentów w ramach zajęć wykła­dowych oraz ćwiczeń tablicowych z wyżej wymienionych przedmiotów, natomiast opracowane i przetestowane przez autora przykłady prezentowanych ćwiczeń laboratoryjnych pozwalają na wstępną weryfikację wiedzy, zdobytej przez stu­dentów przy realizacji zadań praktycznych.
Zakres tematyczny skryptu obejmuje różne obszary techniki cyfrowej, a jednocześnie w jego treści można odnaleźć zadania o zróżnicowanym poziomie trudności: od elementarnych układów logicznych, poprzez podstawowe układy arytmetyczne, komutacyjne i sekwencyjne, aż do zaawansowanych układów gene­ratorów sygnałowych oraz przetworników analogowo-cyfrowych i cyfrowo-analo­go­wych. W przypadku niektórych ćwiczeń laboratoryjnych poruszano zagadnienia, które na ogół nie są ujęte w programach nauczania podstawowych kursów z zakresu techniki cyfrowej, natomiast, zdaniem autora, są one istotne z punktu widzenia poprawnego projektowania układów cyfrowych.
Opis poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych, zawartych w skrypcie, zawiera: wstęp teoretyczny ze wskazaniem przedmiotu oraz celu ćwiczenia, omówienie sposobu konfiguracji układu badanego, a także opis realizacji połączeń „krok po kroku” pomiędzy poszczególnymi komponentami układu badanego i urządzeniami pomiarowymi, dodatkowo zilustrowany odpowiednimi schematami i rysunkami. Na końcu opisu ćwiczenia dostępny jest zestaw pytań i zadań kontrolnych, który umożliwia przeprowadzenie weryfikacji poprawności realizacji zadania praktycz­nego, zarówno przez osobę wykonującą to ćwiczenie, jak i przez prowadzącego zajęcia laboratoryjne.
Ćwiczenia laboratoryjne zostały opracowane na podstawie komercyjnie dostępnych zestawów ćwiczeniowych serii KL-310 firmy K&H MFG. CO., LTD. Układy ćwiczeniowe wyposażono w liczne zabezpieczenia przeciwzwarciowe i przeciwprzepięciowe, co znacznie zwiększa stopień niezawodności oraz komfort użytkowania tych układów.

SPIS TREŚCI
WPROWADZENIE ... 5
1. SPECYFIKACJA TECHNICZNA ZESTAWÓW ĆWICZENIOWYCH … 7
1.1. Moduł podstawowy KL–32001 ... 7
1.2. Moduły ćwiczeniowe KL–3400x … 9
2. PODSTAWOWE BRAMKI LOGICZNE... 15
2.1. Bramka logiczna NOR .… 15
2.2. Bramka logiczna NAND …. 16
2.3. Bramka logiczna XOR ….. 17
2.4. Bramka logiczna AOI…. 18
2.5. Bramka trójstanowa ….. 20
2.6. Bramka z układem Schmitta .... 21
2.7. Bramka z otwartym kolektorem… 23
3. UKŁADY ARYTMETYCZNE .. 25
3.1. Komparator 1–bitowy ... 25
3.2. Komparator 4–bitowy typu 7485.. 26
3.3. Półsumator i sumator pełny …… 27
3.4. Półsubtraktor i subtraktor pełny….. 28
3.5. Sumator i subtraktor 4–bitowy typu 7483… 29
3.6. Generator bitu parzystości ..... 31
3.7. Generator bitu parzystości typu 74280…… 31
3.8. Jednostka arytmetyczno–logiczna typu 74181 ..… 32
4. UKŁADY KOMUTACYJNE.…. 35
4.1. Multiplekser 2–bitowy ….. 35
4.2. Multiplekser 8–bitowy typu 74151... 36
4.3. Demultiplekser 2–bitowy .… 38
4.4. Enkoder 4 na 2 …. 38
4.5. Enkoder 9 na 4 typu 74147... 39
4.6. Dekoder 2 na 4…. 40
4.7. Dekoder 4 na 10 typu 7442.. 41
4.8. Transkoder NKB na kod BCD….. 42
4.9. Transkoder kodu BCD na 7–SEG….… 44
5. PRZERZUTNIKI….. 47
5.1. Przerzutnik RS asynchroniczny ..… 47
5.2. Przerzutnik RS synchroniczny…. 48
5.3. Przerzutnik D ….. 49
5.4. Przerzutnik JK ….... 50
5.5. Przerzutnik JK–MS….…. 52

6. REJESTRY I UKŁADY PAMIĘCI . 54
6.1. Rejestr przesuwny z przerzutników D..… 54
6.2. Rejestr przesuwny typu 7495.... 55
6.3. Pamięć RAM typu 7489 …. 58
6.4. Pamięć EEPROM typu 2864 …... 60
7. LICZNIKI ……. 63
7.1. Licznik binarny z przerzutników JK …… 63
7.2. Licznik Johnsona …… 66
7.3. Licznik pierścieniowy …….. 68
7.4. Asynchroniczny licznik dziesiętny typu 7490 ..… 70
7.5. Asynchroniczny licznik binarny typu 7493 …. 71
7.6. Synchroniczne liczniki rewersyjne typu 74192/74193….. 73
8. MULTIWIBRATORY ..… 76
8.1. Multiwibrator monostabilny z bramek podstawowych .. 76
8.2. Multiwibrator monostabilny typu 4538…. 78
8.3. Multiwibrator monostabilny typu 555….... 82
8.4. Multiwibrator astabilny z bramką Schmitta… 85
8.5. Multiwibrator astabilny z regulacją współczynnika wypełnienia … 88
8.6. Multiwibrator astabilny z linearyzowaną bramką ……. 89
8.7. Multiwibrator astabilny typu 555…… 91
9. GENERATORY ZEGAROWE… 94
9.1. Generator zegarowy na multiwibratorach typu 4538 ….. 94
9.2. Generator zegarowy z oscylatorem NCO ... 96
9.3. Generator zegarowy ze zmiennym wypełnieniem impulsów .. 100
9.4. Dyskretny generator PWM ..... 102
10. PRZETWORNIKI A/C I C/A….. 105
10.1. Przetwornik A/C z kompensacją równomierną….. 105
10.2. Przetwornik A/C z aproksymacją sukcesywną ….. 107
10.3. Przetwornik A/C z podwójnym całkowaniem …. 109
10.4. Przetwornik A/C typu ADC0804 .… 112
10.5. Przetwornik C/A typu DAC0800 …. 115
LITERATURA….… 120