Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki – laboratorium
Ćw. 3:
Układy sekwencyjne elektroniczne
Cel ćwiczenia:
– poznanie podstawowych elementów elektronicznej techniki cyfrowej stosowanych w układach
przełączających sekwencyjnych, tj.: przerzutników, liczników, rejestrów
– poznanie metod komputerowego wspomagania projektowania i symulowania schematów obwodów
cyfrowych
Zakres niezbędnych wiadomości teoretycznych:
Obejmuje:
a) dwuelementową algebrę Boole'a,
b) podstawowe wiadomości o funkcjach logicznych,
c) minimalizację funkcji logicznych metodą Karnaugha,
d) definicję, schematy strukturalne oraz zasady syntezy układów sekwencyjnych (głównie z
niejednoznacznością typu pamięciowego - przerzutniki, liczniki)
e) symbolikę i umiejętność rysowania schematów logicznych.
Opis stanowiska lab:
Ć
wiczenie realizowane jest przez studentów za pomocą komputera PC z oprogramowaniem
komputerowego wspomagania projektowania obwodów elektronicznych Electronics Workbench EDA.
Program ten umoŜliwia za pomocą symboli łączyć ze sobą na schemacie zarówno
kombinacyjne jak i sekwencyjne elementy elektroniczne w standardzie CMOS i TTL oraz elementy
wykonawcze. Program pozwala na symulowanie zaprojektowanych układów, podgląd przebiegów
czasowych oraz analizę działania układu.
Opis funkcji programu „Electronics Workbench”
Przy starcie systemu naleŜy zalogować się jako gość. Po uruchomieniu programu ukazuje się
gotowe do pracy okno symulatora. U góry w menu znajdują się biblioteki tematycznie pogrupowanych
elementów, z których składany będzie model. Dla potrzeb przeprowadzenia ćwiczenia
wykorzystywane będą tylko niektóre z nich.
Sygnały wejściowe zadawane będą przy uŜyciu grupy elementów składającej się z masy źródła
napięcia i przełącznika podłączonych jak na rysunku poniŜej. Grupę elementów moŜna zaznaczyć i
skopiować uŜywając znanych skrótów klawiszowych. Elementy moŜna obracać przez wciśniecie
kombinacji klawiszy: „ctrl+r”. Klikając dwukrotnie na którykolwiek z elementów uzyskujemy dostęp
do edycji jego parametrów. W oknie edycji przełącznika moŜna w zakładce „value” wprowadzić
klawisz przełączający dany klucz (np.: 1, 2, 3...), który po w ciśnięciu będzie zmieniał stan sygnału na
wejściu. W ten sposób kaŜdy z sygnałów wejściowych sterowany będzie niezaleŜnie przez inny
klawisz.
Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki – laboratorium
Ćw. 3:
Układy sekwencyjne elektroniczne
Rys 1. Przykładowy ekran programu Electronics Workbench
Inne elementy przydatne w tym ćwiczeniu znajdują się w menu „Logic Gates” i „Indicators”.
Wszystkie łączy się w bardzo intuicyjny sposób, przeciągając linię sygnałową z jednego punktu
zaczepu do innego. Czasami konieczne jest skrzyŜowanie przewodów. Najlepiej jest zrobić to przez
przeciągnięcie linii od elementu do przewodu (nie na odwrót). Wtenczas węzeł wstawiony będzie
automatycznie. MoŜna go równieŜ wstawić ręcznie z menu „Basic”. W oknie właściwości kaŜdej z
bramek (za wyjątkiem NOT) moŜliwe jest zwiększenie liczby wejść. Tym samym mamy do
dyspozycji równieŜ bramki wielo wejściowe. Kontrolek uŜywamy w celu sprawdzenia stanów na
wyjściach zamodelowanego układu. Mogą one posłuŜyć równieŜ do wskazania aktualnego stanu na
dowolnym przewodzie. Chcąc przeprowadzić symulację naleŜy ją aktywować przy uŜyciu
przełącznika w górnym prawym rogu okna programu.
Politechnika Poznańska
Wydział Budowy Maszyn i Zarządzania
Podstawy Automatyki – laboratorium
Ćw. 3:
Układy sekwencyjne elektroniczne
Przebieg ćwiczenia:
Za pomocą programu Electronics Workbench EDA:
a) zbudować przerzutnik R–S
– Sprawdzić jego działanie, a wyniki zamieścić w tablicy wartości funkcji,
b) za pomocą układu z punktu a) zbudować i przebadać:
– przerzutnik R–S z wejściem taktującym,
– przerzutnik D,
– wyniki badania zamieścić w tablicy wartości funkcji,
c) zbadać działanie 4-bitowego licznika asynchronicznego (zliczającego impulsy od 0 do 15);
– wynik sprawdzenia przedstawić w postaci wykresu czasowego,
d) Zrealizować za pomocą elementów kombinacyjnych i sekwencyjnych układ działający według
wytycznych prowadzącego.
– schemat i wyniki badania zamieścić w postaci tablicy wartości
Sprawozdanie:
Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:
– schematy ideowe układów zrealizowanych w trakcie ćwiczenia,
– wykresy czasowe i opisy słowne działania układów,
– wnioski indywidualnie do kaŜdego układu.