Лабораторная работа №1Сурет 1.2 а) нөлден 2-ге дейінгі...

Әдістемелік нұсқаулардың титулды парағы

НысанПМУ ҰС Н 7.18.4/20

Қазақстан Республикасының білім және ғылым Министрлігі

С. Торайгыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

Электрэнергетика кафедрасы

5B071800 – Электрэнергетика мамандығы студенттеріне арналған

Басқару теориясы мен сандық құрылғылардың негіздері пәні бойынша

зертханалық жұмыстарға

ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУЛАР

Павлодар

Әдістемелік нұсқаулардың бекіту парағы

НысанПМУ ҰС Н 7.18.4/20

БЕКІТЕМІНОІ проректоры___________ Пфейфер Н.Э.«____»___________ 2013 ж.

Құрастырушылар: аға оқытушы _________ Ашимова А.К.

Электрэнергетика кафедрасы

5B071800 – Электрэнергетика мамандығы студенттеріне арналған

Басқару теориясы мен сандық құрылғылардың негіздері пәні бойынша

зертханалық жұмыстарға

Әдістемелік нұсқаулар

Кафедра отырысында ұсынылған

«___»_________2013 ж., Хаттама № ___

Кафедра меңгерушісі ____________ Марковский В.П. «____» ________2013 ж.

Энергетика факультетінің ОӘК құпталды

«____»______________2013 ж., Хаттама №____

ОӘК төрағасы _____________Талипов О.М. «____» ___________2013 ж.

ҚҰПТАЛДЫ:ОӘБ бастығы ___________ Жуманкулова Е.Н «____» __________2013 ж.

Университеттің оқу-әдістемелік кеңесімен құпталды «____»______________2013 ж. Хаттама №____

1 Зертнахалық жұмыстарды орындау туралы жалпы нұсқаулар

Курс бойынша зертханалық жұмыстарды орындау студенттердің теориялық білімдерінжалпылауға және тереңдетуге арналады, оларға электр қондырғылардағы тәжірибелікжұмыстың дағдыларын беру, өлшеуіш аппаратурасымен жұмыс жасауын үйрету жатады.

Зертханалық жұмыстарға дайындалуға өздігінше І сағаттан беріледі. Барлықжұмыстарды студенттер топ-топпен орындайды, жұмысты орындау туралы есеп студентпенжеке жасалады. Жұмысты орындау тәртібі оқытушымен бірінші сабақта түсіндіріледі.Жұмысты орындау туралы есеп институттың нысаны бойынша А4 қағаз форматындаорындалады.

Әрбір жұмыс бойынша әдістемелік нұсқаулар 7 бөлімнен тұрады: 1) жұмыстыңтақырыбы мен нөмірі; 2) Жұмыс мақсаты; 3) «Жалпы мағлұматтар»; 4) «Тапсырма»; 5)«Әдістемелік нұсқаулар»; 6) «Есептің мазмұны»; 7) «Бақылау сұрақтары». 1-3 бөлімдері жекедайындықта, ал 4-5 бөлімдері зертханада қаралуы тиіс. Әрбір тақырып бойынша берілетінбақылау сұрақтары студенттердің зертханалық жұмыстың материалын меңгеру сапасынкөрсету үшін арналады. Зертханалық жұмысқа дайындалу кезінде бұл сұрақтарға жауапберіңіздер, бұл білім деңгейіңізді бағалауға көмектеседі.

2 бөлімде қондырғы туралы тек жалпы мағлұматтар беріледі, зертханада ол туралыоқытушы әбден талдап таныстырады. Зертханалық жұмысты орындау туралы есебінде тек(сұлбалар, графиктер, тәжірибе нәтижелері) «Есептің мазмұны» бөлімінде көрсетілгенмәліметтерден тұруы қажет.

2 Зертханалық жұмысты орындаудағы қауіпсіздік техникасы

Зертхана бөлмесі қауіпсіздік жағынан қарағанда қауіпті топқа жатады. Жұмыстықауіпсіз орындау шарттары тиісті ұйымдастырушылық-техникалық шаралар кешеніменқамтамасыз етіледі.

Кіріспе сабағында студенттер жалпы қауіпсіздік ережелерін оқиды. Әрбір жұмыстыорындау алдында жеке нақты электрлік қондырғыда жұмысты орындау туралы қауіпсіздікережелері оқытылады.

№1 зертханалық жұмыс Автоматтық реттеу жүйесінің сипаттамасы

Фильтрдің уақыт сипаттамасын зерттеу

Жұмыс мақсаты

Жұмыстың мақсаты автоматты реттеу жүйесінің (АРЖ) типтік әсерін меңгеру, әртүрліөтпелі функциясы бар уақыттық обылысындағы буындардың (фильтрлердің) типтікәсерлерінің реакциясын зерттеу.

Тапсырма

Тұрақты ток генераторының кернеуінің АРЖ құрылымдық сұлбасы

1.1 сурет

Генератор (5 блок) дифференциалды теңдеумен сипатталады

Td y

dtT

dy

dty k x3

22

2 3 32 .

Алғашқы мәліметтер

Кесте 1.1

ПараметрНұсқа (топ тізіміндегі реттік нөмірі бойынша таңдалады)

1, 11 2, 12 3, 13 4, 14 5, 15 6, 16 7, 17 8, 18 9, 19 10,20

k1 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1.7 1,8 1,9

k2 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0

k3 алфавиттегі тегінің бірінші әріп ретіне тең

T1 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0

T2 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T3 0,5 0,81,1

1,4 1,7 1,5 1,2 1,0 0,8 0,6

0,9 0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0,15

Ескерту – есептеудің дәлдігі үтірден кейінгі үш белгіден кем емес. Барлық есептеулермен графикалық құрылыстар [1-2] және дәріс конспектсімен сәйкес орындалады. ЭМД-даөңдеу үшін LINCAD программалар пакеті қолданылады. Жұмысты тізбекті орындай отырып,берілген сапа көрсеткіштері бар тұрақты АРЖ жобалау қажет.

Әдістемелік нұсқаулық

Реттегіш құрамына кіретін (1.1 сурет) және 1-4 буындарынан тұратын, фильтр үшіналдын ала, a, b, c, d шығыстары бойынша өтпелі функцияларын e(t) кірісіне қатыстыалдымен жалпы түрде есептеу, ал одан кейін өзінің нұсқасының (кесте 1.1) сандық мәнініңесебімен есептеу.

Тәжірибелік өтпелі сипаттамаларды алу үшін, LINCAD кітапханасынан TIMECHAR"Временные характеристики" бағдарламасымен қолдану керек. Бірінен кейін бірінкезектестіре отырып a, b, c және d шығыстары үшін ЭВМ-ға фильтрдің берілістік мәніненгізеді, фильтрдің кірісіне 1(t) бірліктік секіріс түрінде сигналды береді және алынғанграфикті масштаб бойынша сәйкес келетін W(s) беріліс функциясының қасында салады.Зерттеу периодының ұзақтығы тәжірибелік түрде, период соңында өтпелі үрдіс бітетіндей,бірақта сонымен қатар сол уақытта барлық сипаттамалар параметрлері оңай анықталатындай

етіп таңдалады. Өтпелі үрдістің ұзақтығын әртүрлі өтпелі функциялары бар фильтрлер үшінсалыстыру.

Кез келген типтің фильтрі үшін оның әртүрлі типтік әсер етулерге – гармоникалық,сызықтық функциялар және т.б. реакциясын өзіндік зерттеуге ұсынылады.

Есептің мазмұны

1. Жұмыс мақсаты. 2. Кіріс пен шығыстар белгіленуі бар фильтрлар үшін құрылымдық сұлбасын, өзінің

нұсқасы үшін параметрлер мәнін, фильтрдің әрбір типі үшін – өтпелі функцияны сандықмәндерін қойғаннан кейінгі жалпы түрде және алынған өтпелі сипаттаманы белгіленуі бармасштабта анықтау.

3. Жұмыс бойынша қорытынды.

Бақылау сұрақтары

1. Лаплас түрлендіруі.2. Құрылымдық сұлба және дифференциалды теңдеулер бойынша өтпелі функцияны

есептеу ережесі. 3. Типтік әсерлер және уақыт сипаттамалары. 4. Өтпелі функция түрінің және сәйкес Лаплас түрлендіруінің қасиетін, яғни

түпнұсқаның бастапқы және соңғы мәнін есептеу ережесі, есепке ала отырып өтпелісипаттамасының сәйкес келетін фильтрінің өзара байланысы.

5. Өтпелі функция түрі бойынша өтпелі сипаттама түрін көрсету.

Фильтрдің жиіліктік сипаттамасын зерттеу


Жұмыс мақсаты АРЖ типтік жиіліктік сипаттамасын меңгеру, әртүрлі өтпеліфункциясы бар буындардың (фильтрлердің) жиіліктік обылыстағы гармоникалық әсергереакциясын меңгеру болып табылады.

Әдістемелік нұсқаулық

Орнатылған режимдегі жүйенің шығыстық және кірістік гармоникалықсигналдарының амплитудасы A() мен фазалар айырымының ( қатынасының тәуелділігісәйкесінше амплитудалық (АЖС) және фазалық (ФЖС) жиіліктік сипаттамалар деп аталады.Жүйенің жиіліктік сипаттамасын қалауы бойынша арнайы түзеткіш элекменттердің(фильтрлердің) көмегімен өзгертуге болады.

Фильтр деп төртполюстік аталады, ол күрделі кіріс сигналының құрамынан, өткізусызығында орналасқан, жиіліктік құраушыларды алуға және тоқтату сызығындаорналасқан, жиіліктік құраушыларды басуға арналған.

Өткізу және тоқтату сызықтарының өзіндік орналасу тәуелділігінен ажыратады (2сурет):

Сурет 1.2

а) нөлден 2-ге дейінгі өткізу сызығы бар және 32 > 2 жиілігінен шексіздікке дейінгітоқтату сызығы бар төменгі жиілікті фильтр;

б) 1-дан шексіздікке дейінгі жиілікте және нөлден 31 < 1 жиілігіне дейінгі тоқтатусызығы бар жоғарғы жиілікті фильтр (ЖЖФ);

в) 1 және 2 жиіліктері арасында орнатылған, өткізу сызығы бар және 31 жиілігінентөмен, және 32 жиілігінен жоғары тоқтату сызығы бар сызықты фильтр (СФ);

г) 31 және 32 жиіліктері арасында орнатылған тоқтату сызығы бар, және 1

жиілігінен төмен және 2 жиілігінен жоғары һткізу сызығы бар бөгейтін (режекторлы)фильтр.

LINCAD кітапханасынан FREQCHAR "Частотные характеристики" бағдарламасынжәне қолдана отырып e кірісіне қатысты a, b, c, d шығыстары бойынша фильтрдің алдыңғыжұмысында есептелген өтпелі функцияны қолдана отырып ЭВМ-да алу және есепте әрбірАЖС мен ФЖС үшін әрбір өтпелі функцияны сызу (логарифмдік масштаб үшін жиіліктіңөзгергені дұрыс). Фильтрдің әрбір типі үшін өткізу және тоқтату сызығын атабу, ол үшіннақты сипаттамалар асимптоталық (түзу сызықты) құрастыру және үзінділердің қиылысунүктелері бойынша шекаралық жиіліктерді (қабысу жиілігі) анықтау, әрбір өтпеліфункцияның қандай фильтр типіне сәйкес келетінін белгілеу.

Есеп мазмұны

1. Жұмыс мақсаты. 2. Өзінің нұсқасы бойынша параметрлер мәні, төрт фильтрдің әрбірі үшін есептелген

өтпелі функция және алынған сипаттаманы масштабта амплитуданың, өткізу, тоқтатужиілігінің және қажетті белгілеуімен.

3. Жұмыс бойынша қорытынды.


1. Жиіліктік сипаттамалардың түрлері, олардың мағынасы, есептеу мен құрастыруәдістері.

2. Фильтрлер түрі мен олардың сипаттамаларының түрлері. 3. Өтпелі функция түрінің және сәйкес келетін амплитудалық жиіліктік

сипаттамасының байланысы, яғни өтпелі функция түрі бойынша сәйкес келетін масштабтафильтрдің АЖС құрастыру.

№ 2 зертханалық жұмысТүбірлі годограф әдісі бойынша түзеткіш буынын таңдау


Жұмыс мақсаты реттеу сапасы берілген көрсеткіштер кезіндегі сипаттамалықтеңдеулер түбірлері бойынша жүйені жобалау әдісін меңгеру болып табылады.


Бұрын бірге тең деп алынатын, 6 буындағы кері байланыс коэффициентінің мәнін,реттеудің минималды уақытын алу шарты бойынша таңдау жүзеге асырылады,

Алдын ала өтпелі функцияның жазылған және жалпы түрдегі kос кері байланыскоэффициентін анықтау іске асырылады, сипаттамалық теңдеуді жеке жазып алу, kос

коэффициентінен тәуелді an сипаттамалық теңдеу коэффициентін жазып алу. LINCAD бағдарламасынан ROOTLOCS "Корневой годограф" бағдарламасын қолдана

отырып анықталған аралықта an коэффициентінің өзгеруі кезіндегі жүйенің түбірлікгодографын алу. Сонымен қатар мүмкін болатын ең аз реттеу уақытына (тұрақтылықдәріжесінің ең үлкен мәні) қол жеткізу керек. Осьтары мен масштабы көрсетілген түбірлігодографты есепке енгізу, түбірлердің қозғалыс бағытын көрсету, тербелуді бағалау үшінтұрақтылық дәрежесінің сызығын жүргізу және түбірлер сәулесін таңдау. Жорамал осьтаналыста тұратын полюске рұқсат етіледі, егерде бұл сапа көрсеткішін таңдауын бұзбайтынболса.

Реттеу уақытын таңдағаннан кейін оған сәйкес келетін асқын реттеу шамасын, an

коэффициентінің шамасын және kос.кері байланыс коэффициентінің шамасын анықтау.


1. Жұмыс мақсаты. 2. Айқын кіретін kос коэффициенті бар жүйенің сипаттамалық теңдеуі мен өтпелі

функциясы. 3. an сипаттамалық теңдеу коэффициентінің kос коэффициентінен тәуелділігінің түрі. 4. Түбірлі годографтың ең төменгі, ең жоғарғы және соңғы таңдалған мәні қоса

есептелген, an мәнінің кем дегенде барлық полюстерінің үш мәні енгізілген кестесі барграфигі.

5. kос алынған мәні. 6. Реттеу мен асқын реттеу уақытының таңдалған мәндері. 7. Жұмыс бойынша қорытындылар.


1. Түбірлі годограф және түбірлі бағалары бойынша реттеу сапасын анықтау. 2. Түбірлі годограф қасиеті. 3. Түбірлердің кешенді жазықтықта орналасуы бойынша реттеу уақыты мен асқын

реттеу уақытын анықтау.

№ 3 зертханалық жұмысТұрақтылық қорын логорифмдік сипаттамалар бойынша бағалау


Жұмыс мақсаты жүйенің тұрақтылық қорының сандық бағалау әдісін логорифмдіктүрдегі Найквистің жиіліктік тұрақтылық критериилері көменгімен меңгеру болыптабылады.


Алдын ала ажыратылған жүйенің Wраз (s) өтпелі функциясын есптеуп алу керек, олүшін суматтордың кірісі мен шығысы бойынша басты кері байланыс тізбегін үщу керек.

Логорифмдік сипаттаманы құрастыру үшін LINCAD кітапханасынан BODECHAR"Логарифмические характеристики" бағдарламасы қолданылады. Wраз (s) өтпелі функцияныңалымындағы және бөліміндегі полиномдардың енгізілген коэффииенттері бойыншабағдарлама қабысу жиілігін, жүйенің сапалылығын, астатизм ретін анықтайды, түбірлердіңкешенді қабысулары үшін еселігін және асимптота бағытын, алым түбірлері үшін жоғары,бөлім түбірлері үшін төмен көрсетеді.

Одан ары берілген аралықта жиілігінің өзгерісі бойынша логарифмдікамплитудалық (ЛАЖС) және фазалық (ЛФЖС) жиіліктік сипаттама графигі құрастырылады,оны курсор бағытшасын жұмыс аумағы бойынша ауыстыра отырып көруге болады.Амплитуда бойынша тұрақтылық қоры қиылысу (бар болса) жиілігіне сәйкес келетіннүктелерде ЛФЖС сызығының 180 градуста анықталады; фаза бойынша тұрақтылық қоры180 градус пепн ЛФЖС жиілігінің қисылысу арасындағы айырмашылықпен анықталады.


1. Жұмыс мақсаты. 2. Кері байланыс контурының нүктелер ажыратуы көрсетілген жүйенің құрылымдық

сұлбасы. 3. Ажыратылған жүйенің өтпелі функциясы. .

4. Қажетті графикалық құрастырулары бар сәйкес масштабтағы ЛФЖС және ЛАЖСсоңғы графигі.

5. Графиктегі бірлік есебімен және жеке амплитуда мен фаза бойынша тұрақтылыққорының анықталған мәні.

6. Жұмыс бойынша қорытындылар.


1. Қалыпты және логарифмдік түрдегі Найквистің критерияларын формулировкалау.2. Найквист критериясын қолдану ерекшеліктері. 3. ЛАЖС асимптоталық құрастыру әдістемесі және осыған қажетті параметрлерін,

өлшеу бірліктерін есептеу.

№4 Зертханалық жұмыс Сандық логикалық элементтердің әзірлеу

Жұмыс мақсаты Осы жұмыстың мақсаты логика мамандары кисынды элементтердің теориялық және

тәжірибелік зерттеу, алгебра іске асырушы элементарлық логикалық функциялары келеді.

Негізгі теориялық қағидаларЛогикалық алгебрасы немесе Буль алгебрасы (аттың ағылшын математик Джон Буль)

цифрлік және микропроцессорлық техниктер математикалық негізбен келеді. Буль алгебрадаөзгергіштер немесе дәлелдер (Х) тек қана екі мағыналар: 0 немесе 1 қабылдайды. Тәуелділерөзгергіштер немесе функциялар (Y) сонымен қатар тек қана бір екінің мағыналардың: 0немесе 1 жасай алады қабылдау. Логикалық алгебра функциясы (ЛАФ) өзін түріндетаныстырады:

)....;;( 321 NXXXXFY

Осы ЛАФтың тапсырма түрі алгебралық аталады.Негізгі логикалық функциялармен келеді:

- логикалық мойындамау (инверсия): ;XY

- логикалық қосу (дизъюнкция): ;21 XXY

- логикалық көбейту (конъюнкция): .21 XXY

Логикалық алгебрасының көбірек күрделі функциялары:- эквиваленттік функциясы: 2121 XXXXY немесе ;~ 21 XXY

- эквиваленттік еместің функциясы: 2211 XXXXY немесе ;21 XXY

- Пирстің функциясы: ;21 XXY

- Шеффердің функциясы: .21 XXY Бульдік алгебра үшін келесі заңдар және ережелер әділ болады:

- бөліп тұратын заңы: ;)( 3121321 XXXXXXX );)(( 3121321 XXXXXXX

- қайталау ережесі: ,XXX ;XXX

- мойындамау ережесі: ,0XX ;1 XX

- де Морган теоремасы: ,2121 XXXX ;2121 XXXX

- тепе-тендіклері: ,1 XX ,0 XX ,00 X .11 XІске асырушы функцияның схемалар логикалық элементтер аталады. 1-7 суреттерде

логикалық элементтер, іске асырушы қаралған функцияларды көз алдына келген, жәнеолардың шыншылдық кестелері, екілік кодта суреттеуші лайықты логикалық функцияныңкіріс және шығатын өзгергіш күй-жағдайлар түрінде.

Х Y0 11 0

Сурет 1. Логикалық мойындамау – НЕ элементі

Х1 Х2 Y0 0 00 1 11 0 11 1 1

Сурет 2. Логикалық қосу – ИЛИ элементі

Х1 Х2 Y0 0 00 1 01 0 01 1 1

Сурет 3. Логикалық көбейту – И элементі

Х1 Х2 Y0 0 10 1 01 0 01 1 0

Сурет 4. Пирстің функциясы –ИЛИ-НЕ элементі

Х1 Х2 Y0 0 10 1 11 0 11 1 0

Сурет 5. Шеффер функциясы – И-НЕ элементі

Пирс элементі ИЛИ және НЕ элементтердің жүйелі қосулары түрінде ұсынуға болады,ал Шеффер элементі И және НЕ элементтердің жүйелі қосулары түрінде ұсынуға болады.

Суретте 6 және 7 Исключающее ИЛИ және Исключающее ИЛИ-НЕ элементтерді көзалдына келген, іске асырушы эквиваленттік емес және эквивалетнтік емес мойындамауменфункцияның сәйкесті.

Х1 Х2 Y0 0 00 1 11 0 11 1 0

Сурет 6. Исключающее ИЛИ

Х1 Х2 Y0 0 10 1 01 0 01 1 1

Сурет 7. Исключающее ИЛИ-НЕ

Логикалық элементтер интеграл микросхемалардың құруы үшін қолданылады,орындаушы әртүрлі логикалық және арифметикалық операцияны және әртүрлі функционалтағайындау бар болушылардың. Көрсетілген логикалық элементтер арқасында қиындық кезкелген ЛАФы іске асыруға болады. Үлгі кім, не ретінде ЛАФды қарап шығамыз, берілгендіалгебралық түрде, түрінде:

.321321321321 XXXXXXXXXXXXY (1)

Тап осы ЛАФды оңайлатамыз жоғарыда келтірілген ережелер қолдана . Аламыз:

.

)())((

)(

)(

3121321

32132132221321

322132132121321

3213321321

321321321321

XXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXXXX

XXXXXXXXXX

XXXXXXXXXXXXY

Өткізілген операция минимизация жасау ат ЛАФды алып жүреді және лайықтысандық құрылғы функционал схемалары құру процедуралары жеңілту үшін қызмет етеді.

Құрылғы функционал схемасы, қаралатын ФАЛ іске асырушы, 8 суретте көз алдына келген.

Рисунок 8.

Белгілеп қоюға ереді, не алынған минимизацияланған толық өзгертулерден кейінфункция келмейді. Зертханалық жұмыс орындалуы барысында функция толық минимизацияжасауы өткізіледі.

Тапсырма1. Кіріс логикалық сигналдардың әртүрлі қиыстырулары сұрау қоя және шығатын

сигнал мәнін тусіндіруі 1-7 суреттерде логикалық элементтердің жұмыс жасау ерекшеліктерізерттеу. Өлшеулердің нәтижелерімен әрбір элементке арналған шыншылдық кестелерітолтыру (кесте 1) зертханалық есептеу нәтижесінде.

Кесте 1Х1 Х2 Y0 0

0 11 01 1

2. Көз алдына келгеннің суретте 8 ЛАФды толық минимизация жасауды өткізу.Минимизация жасау нәтижелер бойынша құрылғы функционал схемасын біріктіру. Кіріслогикалық сигналдардың әртүрлі қиыстырулары сұрау қоя зертханалық есептеу нәтижесінде2 кестені толтыру.

Кесте 2Х1 Х2 Х3 Y0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1

Әдістемелік нұсқаулар1. Electronic Workbench бағдарламасында логикалық элементтердің жұмыс жасау

зерттеуіне арналған Logic Gates элементтерінің кітапханасын, кіріс сигналдардың тапсырмасына арналған Sources қайнарларының кітапханасын, шығатын сигналдардың анықтамасына арналған Indicators кітапханасын қолдануға ереді.

2. Коммутация жүзеге асыруына арналған элементтердің кіріс сигналдарыныңтапсырмасы жанында Switch кілті қолдану.

Есептің мазмұны1. Жұмыстың атауы және мақсаты.2. Зерттейтін элементтердің схемаларды.3. Әрбір элементке арналған шыншылдық кестелерді.4. Есеп-қисапқа арналған формуланың және п. 2 бойынша есеп-қисап, құрылғы

схемасы, кесте 2.5. Жұмыс бойынша шығарулар.

Бақылау сұрақтары1. Қандай өзгергіштердің мағыналармен логикалық алгебра операция жасайды?2. Негізгі түрлері ЛАФтың тапсырмасы.3. Алгебралық түрге негізгі логикалық функциялардың түрі.4. Не сондай логикалық элемент?5. Қандай логикалық функциялар Пирс және Шеффер элементтері орындайды?6. Немен өз бетімен логикалық элементке арналған кіріс өзгергіш мүмкін

қиыстырулардың саны анықталады?

№ 5 зертханалық жұмыс Комбинациялық сұлбаларды құрастыру және зерттеу

Жұмыс мақсатыТап осы жұмыс мақсатымен кисынды элементтердің негізінде құру және

комбинациялық схемалардың зерттеуі келеді И-НЕ, ИЛИ-НЕ, бар болу комбинациялықсхемалардың жұмыс зерттеуі.

Негізгі теориялық қағидалар Кисынды құрылғылар, қайсы шығатын функциялар кіріс кисынды функциялармен бір

мағыналы анықталады анау ғой уақыттардың кезеңі, комбинациялық аталады. Кисындыкомбинациялық схемалардың жобалауы жанында кисынды элементтердің шек қойылғанноменклатурасын қолдануға ұмтылады. Дәл осылай кай құрылғы мүмкін іске асырылған текқана элементтерде И-НЕ немесе ИЛИ-НЕ. Мысалы, операцияның НЕ, И, ИЛИ схемадажүзеге асыруға болады И-НЕ (сурет 1).

Сурет 1

Өнеркәсіппен ең жиі кездесуші комбинациялық схемаларды әзірленеді, дәл осылайқолдану сияқты дайын түйіндерді схемалардың өңдеуін оңайлатады. Көп таралғанкомбинациялық схема ең сипаттаймыз.

Дешифратор (ДШ) шығуда томға белсенді сигналға кірулерде екілік код қайтақұрады, қайсы нөмір кірулерде екілік код ондық эквивалентіне бірдей. Толық дешифратордашығуларының санын m=2n, қайда n - кірулердің саны. Толық емес ДШ m<2n. АнықтамаменДШпен толық шығатын кисынды функциялардың 2n тиісті генерациялау, айқындардыңбарлықтардың терімдерде n - кіріс өзгергіштердің. n=2 және m=4 ДШты қарап шығамыз(сурет 2), сонымен қатар «2 в 4» аталатын дешифратор және шығуларының рұқсат кіруіменсигнал ОЕ қосамыз. ДШ шартты белгілеуі 3 суретте келтірілген. Сигнал белсенді деңгейіментүзулерді кірулерде/шығуларда 1 болады ал инверстіктерді - 0.

ДШ жұмысын түсіндіреміз: ОЕ=0 сигнал уақытқа әрекеттері Х0, Х1 кіріссигналдарының мағыналарының шығулар Y0, Y1, Y2, Y3 нольге бірдей, яғни шығулар «тиымсалынған». Қашан ОЕ = 1 Y0, Y1, Y2, Y3 шығулар тек қана өзгергіштердің тәуелді болады.Егер Х0, Х1 =10, не ондық екіге сай болады, екінші И-НЕ элемент кірулерінде талапқа 3логикалық “1” жиналады. Y2 = 1 сигналы.

Демультиплексор (ДМ) - құрылғы, ақпараттық кіруден сигнал тапсырушы бірдішығулардан, және де мына шығу нөмірі екілік код ондық эквивалентіне бірдей адрестіктердікірулерде. ДМ кім, не ретінде дешифратор қолданыла алады, қайсының мысалы ОЕ сигналыорнына D ақпараттық сигналы береді. Егер кірулерге Х0Х1 = 10 беру онда D сигнал Y2шығуында көрінеді ал қалғаныларды шығуларда 0. 4 суретте ДМ “1 в 4” шартты белгілеуінжәне оның механикалы аналогі .

Сурет 2

Сурет 3

Сурет 4

Мультиплексор сигналды тапсырады бірдің жалғыз Y шығуына Хi ақпараттықкірулерінен, және де кіру нөмірі екілік код ондық эквивалентіне бірдей адрестіктерді Аi.Кірулерінде егер ОЕ шығу рұқсат кіруі болса, онда «0» мына кіруде «0» енжар күй-жағдайғашығу тиісті ауыстыру. «4 в 1» мультиплексорды қарап шығамыз, бар болушы 4ақпараттықтардың кіруді және log 4=2 адрестік кірулердің (сурет 5). Х мөлшері қаймағыналар жасай алады. Сан кіріс өзгергіштердің бірдей 7, және шыншылдық кестесі 128жол тиісті болу .

Мультиплексорлар есептеуіш техникте кең қолдануды тауып алады, мысалы,микропроцессорларға көптеген шығарулар «мультиплексалған», яғни әртүрлі сигналдардыңішкі қайнарлары бірнеше біреуінеге шығуға іске қосылады. Мынау тап осы шинасызықтарының сигналдары және мекенжай шиналары бола алады, тапсырылғандар жүйеліуақыттардың, не микропроцессор шығаруларының жалпы саны қысқартуға рұқсат етеді .

Сурет 5

Шифратор (Ш) функцияны орындайды, керіні дешифраторларға: сигналды аударады,берілген бір кіруге, шығатын паралельді екілік кодқа. Ш мүмкін бастысызбен, егер тек қанаберу рұқсат етілсе бірдің белсенді сигналдың және мүмкін бастымен, егер кірулерге белсендісигналдар бір уақытта бірнеше беру рұқсат етілсе. Шпен бастысыз мына нөмір екілікэквивалентіне белсенді кіру ондық нөмір өзгертуі жүзеге асырады. Шпен бастыда мынанөмір екілік эквивалентіне белсенді кіру барынша көп ондық нөмір өзгертуі шығарылады.Орындау және Шпен бастысыз шартты белгілеу 6 суретте келтірілген.

Сурет 6

Сыртқы құрылғылармен микропроцессор жұмыстары шифраторлар үзулердіңконтроллерлерінде қолданылады, кодқа күштену паралельді түрлендіргішінде және кодтауғаарналған перне нөмірлері.

Тапсырма1. Кисынды операциялар біріктіру НЕ, И, ИЛИ элементтерде ИЛИ-НЕ.

Лабораториялық есептеу нәтиже әрбір элементке арналған шыншылдық кестелері толтыру,алынған схемалар ертіп әкелу.

2. n=2 және m =4 дешифратор схемасын біріктіру (сурет 2). Тәжірибелік тап осыларғашыншылдық кестесін толтыру (кесте 1) лабораториялық есептеу нәтижесінде, дешифраторанықтамасымен салыстыру.

Кесте 1Сан Х0 Х1 ОЕ Y0 Y1 Y2 Y3

0 0 001

1 0 101

2 1 001

3 1 101

3. Мультиплексор схемасын біріктіру (сурет 5), әрекет принцибы зерттеу.4. Бастысыз шифратор схемасын біріктіру (сурет 6), тап осыларға тәжірибені

шыншылдық кестесін толтыру (кесте2) шифратор анықтамасымен салыстыру.

Кесте 2Х0 Х1 Х3 Y0 Y1

1 0 00 1 00 0 10 0 0


зерттеуіне арналған Logic Gates элементтерінің кітапханасын, кіріс сигналдардың тапсырмасына арналған Sources қайнарларының кітапханасын, шығатын сигналдардың анықтамасына арналған Indicators кітапханасын қолдануға ереді.


Есептің мазмұны1. Жұмыстың атауы және мақсаты.2. Кисынды элементтердің зерттейтін, дешифраторды, мультиплексорды,

шифратордың схемалары.3. Кестелер шыншылдықтың кисындылардың элементтердің, кестелер 1 және 2.4. Жұмыс бойынша шығарулар.

Бақылау сұрақтары1. Комбинациялық қандай құрылғылар аталады? 2. Дешифратор - әрекет принцибы, түсіндіру, шартты белгілеу ертіп әкелу.3. Демультиплексор - әрекет принцибы, түсіндіру, шартты белгілеу ертіп әкелу.4. Мультиплексор - әрекет принцибы, қолдану, түсіндіру, шартты белгілеу ертіп әкелу.5. Шифратор - әрекет принцибы, қолдану, түсіндіру, шартты белгілеу ертіп әкелу.

№ 6 зертханалық жұмыс Тізбектей сұлбаларды құрастыру және зерттеу

Жұмыс мақсаты Тап осы жұмыс мақсатымен И-НЕ, ИЛИ-НЕ кисынды элементтердің негізінде құру

және тізбектей схемалардың зерттеуі келеді, RS-триггер зерттеу, D-триггерді , JK-триггерді,Т-триггердің, олардың өзара өзгертудің.

Негізгі теориялық қағидаларТізбектей схемаларда (ТС) кіріс қиыстырулардан тек қана емес шығатын сигналдар

тәуелді болады, сонымен қатар мағыналардан өздері шығатын сигналдардың уақыттардыңкезең алдыңғы. Қарапайым тізбектей схемамен триггерді келеді.

Триггермен атайды тізбектей схеманы дұрыстың керінің байланыспен және екіментұрақтылармен күй-жағдайлармен 0 және 1 (яғни триггер ие болады қасиетпен жадтың).Жалпыда оқиғада триггер жасай алады болу асинхрондықтар кірулер алдын аланың құрулар,ырғақты немесе үйлестіруші және ақпараттықтар кірулер. Триггерлердің негізгі үлгілерінежатады:

- триггер жеке-жекемен күй-жағдайлардың құруымен (RS-триггер);- триггер « ілгешек » (D-триггер);- әмбебаб триггер (JK-триггер);- триггер есептік кірумен (Т-триггер).Тәсілмен хабар жазулары триггерлер асинхрондық және синхрондыларды немесе

тактылған, ал тәсілмен басқарулар - триггерлер статикалық басқарумен (жекемен ырғақтысигнал ноль деңгейімен сирек) және триггерлер динамикалық басқарумен (дұрыспен немесежағымсызбен ырғақты сигнал майданына) бөлшектену. Басқару түзу немесе инверстікдинамикалық кіруімен соңғы оқиғада триггерлер туралы сөйлейді.

Асинхрондық RS-триггер екі кіру құру S(et) және тастау R(eset) және түзу Q жәнеинверстік Q екі шығуды болады. Кіруге S ноль түсу жанында және кіруге R бір триггер Хжағдайдан 0 жағдайда кешіп өтеді, ал кіруге S бір түсу жанында және кіруге R ноль триггер 1күй-жағдайға кешіп өтеді. Ноль мағыналар жанында, қашан S=R=0 триггер кәрі мағынатиісті сақтау. Сигналдарының қиыстыруы S=R=1 айқын емес. Сәйкестікке суреттеуменшыншылдық кестесін біріктіреміз (кесте 1).

Кесте 1S R Q Q Тәртіптің атауы0 0 Qn nQ Хабар сақтауы0 1 0 1 Хабар тастауы1 0 1 0 «1» құру1 1 - - Белгісіздік Егер S=1, R=1 екеу шығуының Q және Q «1» анықталған болады, не шығулардың

өзара инверсиясы қарсы сөйлейді, сонымен қатар, мынау күй-жағдай аумалы келеді, дәлосылай триггер сияқты кірулерден сигнал алуынан кейін өз күй-жағдай сақтамайды. Сайыпкелгенде S=1, R=1 триггермен есте қалмайды. Бірақ оның қолдану өңдеушіге ешбір заткедергі жасамайды, мысалы, сигнал беруге арналған жеке сигналдардың бір уақытта жәнежағымсыз түсуі туралы кірулер, қосымша И схема кіріспесімен. Асинхрондық RS-триггерсхема және оның шартты белгілеуі 1 суретте келтірілген.

Сурет 1

Егер элементтердің іске қосылмаған кірулері И-НЕ бірге қосу, статикалық басқаруменсинхронды RS-триггер болып шығады (деңгеймен үйлестірілген). Синхронды RS-триггершартты белгілеуі 2 суретте келтірілген.

Сурет 2

С=0 жанында сигналдардың мағыналарының S, R кірулерінде, шығулар кәрімағыналарды сақтайды, және триггер жад тәртібінде орнында болады. С=1 жанында оласинхрондық RS-триггер сияқты жұмыс жасайды. Триггерлер сонымен қатар статикалықбасқарумен атайды «мөлдірлермен», дәл осылай қалай синхросигнала белсенді деңгейіжанында, хабар кірулерден кірулерге бөгетсіз жүреді.

D-триггер екі кіруді болады: ақпараттық кіру D(ata)және басқару кіруіжазумен/жадумен L(load)/L(atch) - оның екінші атысы осы арадан - «ілгешек». Соңғы кіруС(lock)символмен жиі белгілейді. Шығатын сигнал D кіріс сигналы бірдей мағынанықабылдайды L=1 жанында және L =0 жанында триггер күй-жағдайларының алдындағығамағына сақтайды. Кестесі түрді болады:

Кесте 2 D C Q Q Тәртіптің атауы0 1 0 1 «0» құру1 1 1 0 «1» құру0 0 Q Q Хабар сақтауы1 0 Q Q Хабар тастауы

Мына кестеге 3 суретте схема және D-триггердің шартты белгілеуі талапқа сайболады.

Сурет 3

Ең әмбебабпен синхронды триггерлер арасында JK-триггер келеді. Триггер екіақпараттықтардың J, K, ырғақты кіру С және екі асинхрондықтардың құру кіруінің жәнетастаудың болады. Оның күй-жағдайлардың кестесі түрді болады:

Кесте 3 J К Q0 0 Q1 0 10 1 01 1 Q

Екінші , үшінші және төртінші жиі тігістер кестелер күй-жағдайлардың RS-триггердіңігістерге ұқсас лайықтымен, егер J кіру ұқсастыру S кіруге, ал К кіру - R кіруге. Томғаайырмашылық не қиыстыруы J=K=1 айқын және мына тәртіпте триггер өте пайдалы қасиеттіие болады: кіруге әрбір жағымсыз сигнал түсуі жанында, шығуда сигнал мағынасыалмастырады. Схема және JK-триггердің шартты белгілеуі 4 суретте келтірілген.

Сурет 4

Егер J, K және С біріктіру, онда Т-триггер схемасын аламыз. Оған 3 кесте төртінші жиітігісі тек қана қолданылады. Кіруіне инверстік шығудан кері байланыс кіріспелері жолмен Т-триггер D-триггерден алуға сонымен қатар болады. Т-триггер шартты белгілеуі 5 суреттекелтірілген.

Сурет 5

Тапсырма1. ИЛИ-НЕ элементтердің негізінде асинхрондық RS-триггер схемасын біріктіру және

зерттеу. RS-триггер микросхемасымен дайынмен салыстыру. Схемалар лабораториялықесептеу нәтижесінде ертіп әкелу.

2. И-НЕ кисынды элементтердің негізінде синхронды RS-триггер схемасын біріктіружәне зерттеу, шыншылдық кестесін біріктіру (кесте 4)

Кесте 4R S C Q Q

3. D-триггер схемасын біріктіру (сурет 3) және оның жұмысты зерттеу. D-триггермикросхемасымен дайынмен салыстыру..

4. JK-триггер схемасын біріктіру (сурет 4), шыншылдық кестесін толтыру, триггерәрбір күй-жағдайы бейнелеп түсіндіре (кесте 5). JK-триггер дайынмен микросхемасыменсалыстыру.

Кесте 5J K C Q Q Тәртіптің атауы

5. JK-триггер схемасынан (сурет 4) Т - триггер схемасын алу, шыншылдық кестесін жазып қою.

6. D-триггер схемасынан (сурет 3) Т - триггер схемасын алу, шыншылдық кестесінжазып қою.


зерттеуіне арналған Logic Gates элементтерінің кітапханасын, кіріс сигналдардың тапсырмасына арналған Sources қайнарларының кітапханасын, шығатын сигналдардың анықтамасына арналған Indicators кітапханасын қолдануға ереді. Триггерлердің дайын микросхемалары Digital кітапханасында орнында болады.


Есептің мазмұны1. Жұмыстың атауы және мақсаты.2. Асинхрондық RS-триггер ИЛИ-НЕ элементтерде, синхронды RS-триггерді, D-

триггерді, JK-триггерді, Т-триггердің зерттейтін схемалары.3. Т-триггерді шыншылдықтың кестелер, кестелер 3 және 4.4. Жұмыс бойынша шығарулар.

Бақылау сұрақтары1. Қандай схемалар тізбек аталады?2. Не сондай триггер?3. Шартты белгілеуін келтіріңіздер RS-, D-, JK-, Т - триггерлердің, олардың әрекет

принцибын түсіндіріңіздер.4. Неге S =1, R=1 тиым салынған асинхрондық триггердің артынан келеді?5. RS-триггердің JK-триггер айырмашылығы неде?6. Қалай Т-триггерге JK-триггер қайта құру?7. Қалай Т-триггерге D-триггер қайта құру?

Әдебиеттер:

Негізгі1) Бороденко В. А. Практический курс теории линейных систем

автоматического регулирования. Павлодар, 2007 г.

2) Бороденко В. А. Методические указания к выполнению лабораторногопрактикума по ТАУ для студентов электроэнергетических специальностей всехформ обучения. Павлодар, 2004.

3) Новожилов О.П. Основы цифровой техники. – М.: РадиоСофт, 2004.4) Безуглов Д.А., Калиенко И.В. Цифровая техника и микропроцессоры. –

Ростов-на-Дону: Феникс, 2008.5) Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БВХ-Петербург, 2007.6) Нарышкин А.К. Цифровые устройства и микропроцессоры. – М.:

Академия, 2008.7) Ахметов Б.С. Основы схемотехники. Актобе: АГУ им. К. Жубанова, 2005.8) Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники: базовые элементы и

схемы. Методы проектирования. – М.: Мир, 2001.9) Ашихмин А.С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом. – М.: Диалог

МИФИ, 2008.Қосымша10) Лукас В. А. Теория автоматического управления: Учеб.для вузов. - 2-е

изд.,перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. -416. 11) Электрические системы. Математические задачи электроэнергетики:

Под ред. А. Веникова. Учебник, 3-е изд. - М.: Высшая школа, 1991. - 238 с.12) Медведев Б.Л. Практическое пособие по цифровой схемотехнике. –

М.: Мир, 2004.

Лабораторная работа №1Сурет 1.2 а) нөлден 2-ге дейінгі...

Documents