Справочное руководство по Electronics Workbench

Раздел: Аналоговая схемотехника

Теоретическое введение:

Все устройства ЭВМ состоят из элементарных логических схем. Работа этих схем основана на законах и правилах алгебры логики, которая оперирует двумя понятиями: истинности и ложности высказывания. В соответствии с такой двоичной природой высказываний условились называть их логическими двоичными переменными и обозначать 1 в случае истинности и 0 в случае ложности. Примерами логических переменных являются высказывания:

A = “Земля плоская”, В = “Автомобиль имеет двигатель”

На основании этих высказываний можно записать А = 0; В = 1, так как высказывание А – ложно, а высказывание В истинно.

Высказывания могут быть простыми и сложными: простые содержат одно законченное утверждение, сложные образуются из двух или большего числа простых высказываний, связанных между собой некоторыми логическими связями. Формализация и преобразование связей между логическими переменными осуществляется в соответствии с правилами алгебры логики называемой алгеброй Буля.

Две логические переменные А и В, принимающие значение 0 или 1, могут образовывать логические функции. В алгебре логики любые функции удобно изображать в виде таблицы соответствия всех возможный комбинаций входных логических переменных и выходной логической функции, называемой таблицей истинности.

Ниже приведен полный перечень функций двух аргументов. Функции, образованные логическими переменными, можно преобразовывать в соответствии с правилами или законами алгебры логики. При этом стремятся минимизировать логическое выражение, т.е. привести его к виду, удобным для практической реализации на логических элементах (см. таблицу 3.1.3.1).

Таблица 3.1.3.1 - Таблица Истинности

Проектирование схем в Electronics Workbench:

При проектировании схем в Electronics Workbench использовались элементы панели компонентов Logic Gates: Or, Nor, And, Nand, Xor, Xnor, Inverters, на необходимое число входов. Для имитации работы спроектированной схемы входы подключаются к генератору тактовых импульсов. Он выбирается из панели компонентов Instruments и называется Word Generator. Генератор имеет 16 выходов.

Рассмотрим пример построения (например Дизъюнкции) и оформление лабораторной работы:

Функции F₂(А, В) - Дизъюнкция:

Логическое сложение двух переменных А и В есть логическая функция F₂, которая истинна тогда, когда истинна одна из двух входных переменных.  F₂  = A+B. Для функции логического сложения таблица истинности имеет вид:

Таблица 3.1.3.2 - Дизъюнкция - логическое сложение

Рисунок 3.1.3.1 - Графическая схема проектирования функции сложения

Функция F₂=A+B. Графическая схема проектирования функции сложения, созданная в программе Electronics Workbench приведена на рисунке 3.1.3.1

Рисунок 3.1.3.2 - Диаграммы входных и выходных сигналов

После приведения самой схемы нарисованной и собранной в программе Electronics Workbench вы должны привести диаграммы входных и выходных сигналов (см. рисунок 3.1.3.2).

Для проверки можно сравнить диаграммы входных и выходных сигналов с таблицей истинности. Как видно на 1-ом такте А=1; B=0; F₂=1. Сравним это с таблицей истинности и уведем, что F_n совпадают. При полном совпадении выходной функции на других тактах и при другом сочетании переменных можно сделать вывод, что построенная схема работает правильно. На этом описание этой функции заканчивается. Другие функции описываются и собираются аналогично.

При построении и проектировании других лабораторных работ проверка работоспособности построенной схемы выполняется также. Проверяются диаграммы входных и выходных сигналов и сравниваются по тактам с таблицей истинности.

Задание:

1. Используя пакет Electronics Workbench спроектировать схемы логических функций в базисе СКНФ и СДНФ;
2. Составить отчет о выполнении лабораторной работы в MS Word. В отчет включить построенные схемы и диаграммы входных и выходных сигналов каждой из выполненных схем;
3. Лабораторная выполняется в соответствии с вариантами (см. таблицу 3.1.3.3).

Таблица 3.1.3.3 - Варианты заданий