Лабораторная работа № 6. Виртуальный генератор слова (Word Generator). Вычитание

 

Цель: Изучение назначения и принцип работы виртуального генератора слова. Знакомство с базовыми функциями виртуального генератора слов. Анализ работы сумматора с помощью виртуального генератора слов.

Оборудование: Электронная лаборатория Electronics Workbench.

 

Краткая теория

Рис. 28

 

Внешний вид виртуального генератора слова и лицевая панель приведены на рис. 28.

Генератор (его еще кодовым генератором) предназначен для генерации 16 разрядных двоичных слов. Кодовые комбинации необходимо задавать в шестнадцатиричном коде.

Каждая комбинация заносится с помощью клавиатуры, номер редактируемой ячейки фиксируется в окошке EDIT блока ADRESS. Всего таких ячеек и следовательно, комбинаций – 2048. В процессе работы генератора в отсеке ADRESS индицируется номер текущей ячейки (CURRENT), ячейки инициализации или начала работы (INITIAL) и конечной ячейки (FINAL). Выдаваемые на 16 выходов (В нижней части генератора) кодовые комбинации индицируются в текстовом (ASCII) и двоичном коде (BINARY).

Сформированные слова выдаются на 16 расположенных в нижней части виртуального прибора клемм-индикаторов:

· В пошаговом (при нажатии кнопки STEP), циклическом (при нажатии кнопки CYCLE) или с выбранного слова до конца (при нажатии клавиши BURST) при заданной частоте посылок (установка – нажатиями кнопок в окнах FREQUENCY);

· При внутреннем (при нажатии кнопки INTERNAL) или внешнем запуске (при нажатии кнопки EXTERNAL по готовности данных (клемма DATA READY), рядом расположена клемма для подключения канала синхронизации);

· При запуске по переднему или заднему фронту.

Рис. 29

На клемму CLK выдается выходной синхронизирующий импульс. К органам управления относится также кнопка BREAK POINT – прерывание работы генератора в указанной ячейке. При нажатии на кнопку PATTERN выпадает меню (рис. 29), где:

 

- Clear buffer – стереть содержимое буфера (содержимое буфера экрана);

- Open – загрузить кодовые комбинации (из файла с расширением.dp);

- Save – записать все набранные на экране комбинации в файл (.dp);

- Up counter - заполнить буфер экрана кодовыми комбинациями, начиная с 0 в нулевой ячейке и далее с прибавлением 1 в каждой последующей ячейке;

- Down counter – заполнить буфер кодовыми комбинациями, начиная с FFFF в нулевой ячейке и далее с уменьшением на 1 в каждой последующей ячейке;

- Shift right – заполнить каждые четыре ячейки комбинациями 1-2-4-8 со смещением их в следующих четырех ячейках вправо;

- Shift left – тоже самое, но со смещением влево.

Рис. 30

 

Задание. Исследовать четырех разрядный сумматор (рис. 30) с помощью виртуального генератора слов.

1. Собираем четырех разрядный сумматор, состоящий из одного полусумматора и трех полных сумматоров.

2. Из панели Indicators выбираем 4 индикатора и подключаем к выходам сумматора (при сигнале 1 – зажигаются).

3. Выходы виртуального генератора слов подключаем к входам сумматора; четыре первых разряда соответствуют первому слагаемому, четыре последующих разряда – второму слагаемому.

4. В лицевой панели генератора вводим шестнадцатиразрядные числа 0, 1, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17.

5. Запустить генератор слов в режиме Step. Проанализировать работу сумматора.

Вычитание

Вычитание числа В из А выполняется путем суммирования отрицательного числа В в дополнительном коде с числом А. Представление отрицательного двоичного числа можно получить путем инвертирования всех битов числа и добавлением 1. Прибавление этой единицы эффективно реализуется в полном сумматоре путем замены его первого каскада (полусумматора) на полный сумматор, вход переноса которого подключается к напряжению с уровнем логической 1.

Контрольные вопросы и задания

1. Объяснить предназначение виртуального генератора слов.

2. Перечислить основные функции генератора слов.

3. Объяснить, почему выбраны шестнадцатиразрядные числа 0, 1, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 для анализа работы сумматора.

4. Постройте пятиразрядный сумматор и проанализируйте с помощью генератора слов.

5. Какие шестнадцатиразрядные числа необходимо ввести для анализа работы сумматора?

6. Как обеспечить вычитание двух чисел?

 

Лабораторная работа № 7. Виртуальный логический анализатор. (Logic Analyzer)

Цель: Изучение назначения и принцип работы устройства логического анализатора. Знакомство с базовыми функциями логического анализатора.

Оборудование: Электронная лаборатория Electronics Workbench.

 

Краткая теория

Рис. 31

Внешний вид виртуального логического анализатора приведен на рис. 31.

Анализатор предназначен для отображения на экране монитора 16-разрядных кодовых последовательностей одновременно в 16 точках схемы, а также в виде двоичных чисел на входных клеммах-индикаторах. Длительность развертки задается в окне TIME BASE. В блоке Clock имеются клеммы как для обычного (Extend), так и избирательного (Qualifier) источника запускающих сигналов, параметры которых могут установлены с помощью меню, вызываемого кнопкой Set (рис. 32). Запуск генератора можно осуществлять по переднему (Pozitive) или заднему (Negative) фронту запускающего сигнала с использованием внешнего (External) или внутреннего (Internal) источника. В окне Clock qualifier можно установить значение логического сигнала (0, 1 или Х), при котором производится запуск анализатора.

Рис. 32

 

Дополнительные условия запуска анализатора могут быть выбраны с помощью меню, которое вызывается кнопкой Set в блоке Trigger (рис. 33). C помощью этого окна в каналах А, В и С можно задать нужные двоичные 16-разрядные комбинации сигналов и затем в строке Trigger combinations установить дополнительные условия отбора:

- A OR B – запуск анализатора от канала А или В;

- A THEN B – запуск анализатора от канала А, если сигнал в канале В равен 1;

- (A OR B)THEN C – запуск анализатора от канала А или В, если сигнал в канале С равен 1.

В окне канала Trigger qualifier можно задать логические сигналы 1, 0 или Х, при наличии которых производится запуск анализатора.

Рис. 33

Рис. 34

Задание. Изучение четырех разрядного сумматора (рис. 34) с помощью логического анализатора.

Контрольные вопросы и задания

1. Описать принцип работы логического анализатора.

2. Для чего предназначен логический анализатор.

3. Выполнить следующее задание.