И.А. Васильев, Е.С. Люминарская

И.А. Васильев, Е.С. Люминарская

 

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MULTISIM

Учебно-методическое пособие для подготовки к лабораторной работе по курсу «Электротехника и электроника»

 

Москва

(С) 2017 МГТУ им. Н.Э. БАУМАНА

УДК 621.3

ББК 31.2

 

 

Рецензент

кандидат технических наук, доцент

О.И. Мисеюк

 

Васильев И.А., Люминарская Е.С.
Исследование и проектирование комбинационных устройств в программном комплексе Multisim: учебно-методическое пособие для подготовки к лабораторной работе по курсу «Электротехника и электроника» / И.А. Васильев, Е.С. Люминарская — издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 29 с.: ил.
ISBN Изложены краткие сведения о логических элементах и цифровых схемах логических цепей. Дано описание лабораторной работы.  Приведен порядок выполнения работы.   Для студентов 3 и 4 курсов факультетов РК, МТ, СМ, Э МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих дисциплину «Электротехника и электроника».   Рекомендовано учебно-методической комиссией НУК ФН МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 621.3

ББК 31.2

 

 

©Васильев И.А., Люминарская Е.С., 2017

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

 

Оглавление

Предисловие ………………………………………………………………………4

1. Основные теоретические сведения……………………………………………5

1.1. Логические элементы, таблицы истинности,

булевы выражения…………………………………………………………….5

1.2. Запись булевых выражений по таблицам истинности…………………8

1.3. Минимизация булевых выражений…………………………………….9

1.4. Перевод логической функции в базис И-НЕ………………………….12

2. Методические указания по работе в программной среде MULTISIM ……..14

3. Задание и порядок выполнения работы……………………………………..19

3.1.Исследование двухвходовых логических элементов………………….19

3.2. Исследование четырехвходового логического устройства…………..20

3.3. Проектирование комбинационного логического устройства в программной среде Multisim……..................................................................21

Требования к отчету……………………………………………………………..25

Заключение……………………………………………………………………….26

Вопросы для самоконтроля……………………………………………………..26

Литература……………………………………………………………………….27

Приложение 1…………………………………………………………………….28

Приложение 2…………………………………………………………………….29

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основу всех современных устройств цифровой электроники составляют цифровые схемы логических цепей, составными частями которых являются логические элементы. Изучение простейших логических элементов и более сложных комбинационных логических устройств  открывает путь к пониманию принципов работы цифровых приборов.

Выполнение данной лабораторной работы предусмотрено учебным планом дисциплины «Электротехника и электроника» для студентов 3 и 4 курсов факультетов РК, МТ, Э, СМ. 

Целью лабораторной работы является исследование и проектирование логических устройств, приобретение навыков разработки указанных устройств в программной среде Multisim.

 При исследовании двухвходового и четырехвходового логических элементов необходимо для заданной схемы получить таблицу истинности, записать булево выражение, минимизировать его по карте Карно и записать в базисе  И-НЕ. При синтезе комбинационного устройства по заданной таблице истинности необходимо получить выражение в базисе И-НЕ и построить логическую схему.

Приобретаемые  умения – анализ и синтез логических схем, построение принципиальной схемы комбинационного логического устройства в программном комплексе Multisim.

Приобретаемые знания – основы функционирования базовых логических элементов; реализация основных и других функций на элементе И-НЕ; запись булевых выражений по таблицам истинности; способы минимизации булевых выражений.

Лабораторная работа

«Исследование и проектирование комбинационных логических устройств в программной среде Multisim»

Цель работы: исследование и проектирование логических устройств, приобретение навыков разработки указанных устройств в программной среде Multisim.

 

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

ЗАДАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1) титульный лист;

2) описание цели работы;

3) конспект теоретической части;

4) схемы эксперимента;

5) таблицы.

Заключение

Задача синтеза комбинационных логических устройств заключается в построении схемы устройства по заданным условиям его работы при заданном базисе элементов. Условия работы обычно определяются таблицей истинности или булевым уравнением. Проектирование указанных устройств включает следующие этапы: запись булевого выражения по таблице истинности; минимизация полученного выражения; перевод минимизированного булевого выражения в заданный базис и построение логической схемы.

В лабораторной работе для записи логического выражения используется дизъюнктивная нормальная форма, а при проектировании комбинационного устройства применяется базис И-НЕ.

В настоящее время широко используются готовые комбинационные узлы, выполненные в виде интегральных микросхем (ИМС). В промышленности изготавливаются типовые комбинационные схемы: дешифраторы, сумматоры и др. С помощью ИМС можно также строить более сложные логические устройства при меньших затратах.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется логическим элементом. Какие существуют средства описания его функционирования?

2. Какие Вы знаете основные логические операции и осуществляющие их элементы?

3. Что такое базовый набор элементов? В чем состоит универсальный характер элемента И-НЕ?

4. Как записать булево выражение по таблице истинности?

5. Как записать таблицу истинности по булеву выражению?

6. Что такое дизъюнктивная нормальная форма и конъюнктивная нормальная форма булева выражения?

7. Какие вы знаете способы минимизации булевых выражений?

8. В чем состоит принцип минимизации булевых выражений по карте Карно?

9. Как перевести логическую функцию в базис И-НЕ?

10. Что такое комбинационное устройство?

11. Как построить комбинационное логическое устройство в программном комплексе Multisim?

Литература

Основная

1. Бойт  К. Цифровая электроника: пер. с нем./ К. Бойт. М.: Техносфера, 2007.

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: в 2 т.: пер. с нем. – Т.1. /У. Титце, К. Шенк. М.:Додэка – XXI, 2008.

Дополнительная

3. Джонс М.Х. Электроника – практический курс: пер. с англ./ М.Х. Джонс. М.: ПОСТМАРКЕТ, 1999.

4. Токхейм Р. Основы цифровой электротехники: пер с англ. / Р. Токхейм. М.: Мир,1988.

5. Забродин Ю.С. Промышленная электроника / Ю.С. Забродин. М.: Высш.шк., 1982.

Приложение 1

 

Приложение 2

Номер варианта	F1
1	1,3,4,7,13
2	2,7,8,10,12
3	2,4,8,12,13
4	3,6,8,11
5	3,4,9,12,14
6	2,5,9
7	1,2,7,9
8	11,14,15
9	1,3,7,9,12
10	1,5,6,9
11	6,8,14,15
12	3,5,9,14
13	1,4,8,9,10
14	6,10,12
15	5,8,11,15
16	2,7,11,14
17	11,13,14,15
18	2,3,6,7,9
19	5,6,12
20	1,11,14

 

И.А. Васильев, Е.С. Люминарская