Ćwiczenie 01 - Strona nr 1 ĆWICZENIE 01

Transkrypt

1 ĆWICZENIE 01 Ćwiczenie 01 - Strona nr 1 Polecenie: Bez użycia narzędzi elektronicznych oraz informatycznych, wykonaj konwersje liczb z jednego systemu liczbowego (BIN, OCT, DEC, HEX) do drugiego systemu liczbowego (BIN, OCT, DEC, HEX): Aby zaliczyć ćwiczenie należy wykonać i przedstawić do oceny, ręcznie wykonane sprawozdanie na papierze białym kratkowanym w formacie A4 (długopisem koloru niebieskiego lub czarnego) wg poniższego wzoru: SPRAWOZDANIE TECHNIK TELEINFORMATYK ZESPÓŁ SZKÓŁ ŁĄCZNOŚCI W GDAŃSKU DATA: KLASA:. GRUPA:.. NR STANOWISKA:. ĆW. 01 SYSTEMY LICZBOWE SKŁAD GRUPY: URZĄDZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ OCENA:. 1. konwersja BIN OCT Liczba w systemie BIN Liczba w systemie OCT 2. konwersja BIN DEC Liczba w systemie BIN Liczba w systemie DEC 3. konwersja BIN HEX Liczba w systemie BIN Liczba w systemie HEX 4. konwersja OCT BIN Liczba w systemie OCT Liczba w systemie BIN 5. konwersja OCT DEC Liczba w systemie OCT Liczba w systemie DEC

2 Ćwiczenie 02 - Strona nr 2 ĆWICZENIE 02 PODSTAWOWE BRAMKI LOGICZNE Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz następujące układy bramek 4-wejsciowych: AND, NAND, OR, NOR. Dla każdej bramki zbadaj zależność stanu wyjścia y od stanu wejść a,b,c,d. a. bramka AND b. bramka NAND c. bramka OR Ćwiczenie 02 - Strona nr 3

3 d. bramka NOR Zbadaj ich działanie i wpisz wyniki badania do odpowiednich tabel. Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz następujące układy bramek 2-wejsciowych: XOR, XNOR. Dla każdej bramki zbadaj zależność stanu wyjścia y od stanu wejść a,b. a. bramka XOR b. bramka XNOR Zbadaj ich działanie i wpisz wyniki badania do odpowiednich tabel. Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz następujące układy bramek 3-stanowych. Do wejścia a podłącz switch z opcją Toggle, a do wejścia S podłącz switch z opcją Momentary. Do wyjścia bramki podłącz dodatkowo buzzer (1000 Hz, ms). Dla bramki trójstanowej zbadaj zależność stanu wyjścia y od stanu wejścia a i stanu wejścia sterującego S. a. bramka 3-stanowa Ćwiczenie 02 - Strona nr 4

4 b. bramka 3-stanowa z oscylatorem Zbadaj ich działanie i wpisz wyniki badania do odpowiednich tabel. Ćwiczenie 03 - Strona nr 4 ĆWICZENIE 03 UKŁADY KOMBINACYJNE Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układy kombinacyjne, realizujące następujące funkcje logiczne: a. Układ 1 y = a + b b. Układ 2 y = ( a b) + ( a + b) Polecenie 2: Zminimalizuj postacie funkcji z poleceń 1a i 1b i zapisz je w sprawozdaniu. Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Multimedia Logic. Przerysuj schematy układów zminimalizowanych do sprawozdania punkty 2a, 2b. Ćwiczenie 04 - Strona nr 5 ĆWICZENIE 04 UKŁADY KOMBINACYJNE

5 Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układy kombinacyjne, realizujące następujące funkcje logiczne: a. Układ 1 y = ( a b c) + (( a c) ( a + 1)) b. Układ 2 y = (( a + b + c) ( a + c) ) + ( a 0) Polecenie 2: Zminimalizuj postacie funkcji z poleceń 1a i 1b i zapisz je w sprawozdaniu. Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Multimedia Logic. Przerysuj schematy układów zminimalizowanych do sprawozdania punkty 2a, 2b. Ćwiczenie 05 - Strona nr 6 ĆWICZENIE 05 UKŁADY KOMBINACYJNE

6 Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, utwórz układy kombinacyjne, realizujące następujące funkcje logiczne: a. Układ 1 y = ( a c) + ( b b) b. Układ 2 y = ( a + c) ( b + b) Polecenie 2: Zminimalizuj postacie funkcji z poleceń 1a i 1b i zapisz je w sprawozdaniu. Przedstaw je w postaci układów kombinacyjnych w programie Digital Works. Przerysuj schematy układów zminimalizowanych do sprawozdania punkty 2a, 2b. Ćwiczenie 06 - Strona nr 7 ĆWICZENIE 06 UKŁADY SEKWENCYJNE PRZERZUTNIKI (RS, D, JK) Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz badawczy układ sekwencyjny, realizujące następujące przerzutnik: a. Asynchroniczny przerzutnik RS

7 Zbadaj działanie przerzutnika wyniki działania umieść w postaci tablicy stanów (stan aktualny: Q n, stan poprzedni: Q n-1 ) w sprawozdaniu. b. Synchroniczny przerzutnik D Zbadaj działanie przerzutnika wyniki działania umieść w postaci tablicy stanów (stan aktualny: Q n, stan poprzedni: Q n-1 ) w sprawozdaniu. c. Synchroniczny przerzutnik JK (zmiana stanu następuje po zboczu opadającym sygnału zegarowego) Zbadaj działanie przerzutnika wyniki działania umieść w postaci tablicy stanów (stan aktualny: Q n, stan poprzedni: Q n-1 ) w sprawozdaniu. Ćwiczenie 06 - Strona nr 8 d. Synchroniczny przerzutnik JK z wejściami sterującymi.

8 Zbadaj działanie przerzutnika wyniki działania umieść w postaci tablicy stanów (stan aktualny: Q n, stan poprzedni: Q n-1 ) w sprawozdaniu. Opisz w jaki sposób działają wejścia sterujące: PRE, CLR. Ćwiczenie 07 - Strona nr 8 ĆWICZENIE 07 UKŁADY SEKWENCYJNE SYNCHRONICZNE Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj następujące układy sekwencyjne: a. Układ 1 Zbadaj działanie przerzutnika za pomocą okna Logic History Generator bitów: Clock: 5Hz. wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (Generator bitów, clock, Q). b. Układ 2 Ćwiczenie 07 - Strona nr 9

9 Zbadaj działanie przerzutnika za pomocą okna Logic History Generator bitów: Clock: 5Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (Generator bitów, clock, Q). c. Układ 3 Zbadaj działanie przerzutnika za pomocą okna Logic History X: Clock: 5Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, clock, Y). Polecenie 2: W sprawozdaniu umieść odpowiedź na pytanie, jaką rolę pełni przerzutnik D? Ćwiczenie 08 - Strona nr 9 ĆWICZENIE 08 UKŁADY SEKWENCYJNE LICZĄCE Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj następujące układy sekwencyjne: a. Dwójka licząca Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History X: Clock: 5Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y). Ćwiczenie 08 - Strona nr 10 b. Czwórka licząca

10 Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History X: Clock: 5Hz. wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y0, Y1). c. Ósemka licząca Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History X: 01. Clock: 5Hz. wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (X, Y0, Y1, Y2). Polecenie 2: W sprawozdaniu umieść wnioski wynikające z otrzymanych przebiegów czasowych: a. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y od częstotliwości sygnału X b. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y1 od częstotliwości sygnału X c. Podaj zależność (wzór) częstotliwości sygnału Y2 od częstotliwości sygnału X

11 Ćwiczenie 09 - Strona nr 11 ĆWICZENIE 09 PODSTAWOWE REJESTRY Polecenie 1: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru PIPO. Zbuduj 3-bitowy rejestr PIPO z układów D. Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History D0, D1, D2: Clock: 1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (D0, D1, D2, CLOCK, Q0, Q1, Q2). Polecenie 2: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru PISO. Zbuduj 3-bitowy rejestr PISO z układów D, AND, OR. Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History D0: 1, D1: 0, D2: 1. Clock: 1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (D0, D1, D2, SHIFT/LOAD, CLOCK, Q0, Q1, OUTPUT).

12 Ćwiczenie 09 - Strona nr 12 Polecenie 3: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru SIPO. Zbuduj 4-bitowy rejestr SIPO z układów D. Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History INPUT: Clock: 1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (INPUT, CLOCK, Q0, Q1, Q2, Q3).

13 Ćwiczenie 09 - Strona nr 13 Polecenie 4: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu rejestru SISO. Zbuduj 3-bitowy rejestr SISO z układów D. Zbadaj działanie układu za pomocą okna Logic History INPUT: Clock: 1Hz. Wyniki działania układu umieść w sprawozdaniu, w postaci przebiegów czasowych (INPUT, CLOCK, OUTPUT). Polecenie 5: W sprawozdaniu umieść wnioski: 5.1. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr PIPO? 5.2. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr PISO? 5.3. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr SIPO? 5.4. Dla jakich urządzeń wymiany danych binarnych można wykorzystać rejestr SISO? 5.5. Jaką rolę w układach komputerowych, spełnia rejestr?

14 Ćwiczenie 10 - Strona nr 14 ĆWICZENIE 10 LICZNIKI, KOMPARATORY Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LICZNIKA 4 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. W sprawozdaniu wykonaj tabelę stanów sygnałów bit3,bit2,bit1,bit0, wartość HEX licznika po każdym impulsie zegarowym. Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LICZNIKA 8 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. W sprawozdaniu wykonaj tabelę stanów sygnałów bit7, bit6, bit5, bit4, bit3, bit2, bit1, bit0, wartość Hex po każdym impulsie zegarowym.

15 Ćwiczenie 10 - Strona nr 15 Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu KOMPARATORA 2 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. W sprawozdaniu wykonaj tabelę stanów sygnałów A1, A0, B1, B0, A=B, A>B, A<B. Polecenie 4: Zakładając, że w powyższym układzie dioda (A=B) reprezentuje sygnał Y1, dioda (A>B) reprezentuje sygnał Y2, dioda (A<B) reprezentuje sygnał Y3, napisz poprawne funkcje logiczne: Y1=(A0,A1,B0,B1), Y3=(A0,A1,B0,B1), Y3=(A0,A1,B0,B1), Polecenie 5: Za pomocą programu Digital Works, zbadaj działanie układu KOMPARATORA 2 BITOWEGO. Przestaw nauczycielowi działający poprawnie układ. Przerysuj układ do sprawozdania. W sprawozdaniu narysuj przebieg czasowy stanów binarnych: A1, A0, B1, B0, A=B, A>B, A<B. Sekwencje bitów dla B0: ; B1: ; A0: A1:

16 Ćwiczenie 10 - Strona nr 16 ĆWICZENIE 11 PAMIEC RAM Ćwiczenie 11 - Strona nr 16 Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu PAMIĘCI RAM. Przerysuj schemat układu.

17 Ćwiczenie 11 - Strona nr 17 Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LED 5- BITOWEGO. Przerysuj schemat układu do sprawozdania Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu LED 8- BITOWEGO z matrycą sterującą w postaci pamięci do odczytu. Podaj szesnastkowe wartości pamięci (matrycy). POMOC: Układ Memory prawy przycisk myszy Format (ASCI Hex). Browse Wczytaj plik z (16 słów sterujących wyświetlaczem LED) kodami HEX do pamięci (adresy od 00 do 15). Przed ww. operacją przygotuj plik tekstowy zawierający kody szesnastkowe sterujące wyświetlaczem LED (patrz strona nr 1 ćwiczenia 11). Zmiany w kodach zapisanych do pamięci możesz wykonywać za pomocą : Memory prawy przycisk myszy Properties Edit zamknij okno Zapisz OK

18 DODATEK DO ĆWICZENIA - Strona nr 18 Numeracja segmentów dla 8-segmentowego LED (symulator Multimedia Logic): Piny wejść sterujących 8-segmentowego LED dla symulatora Multimedia Logic: Piny są ponumerowane od dołu (Pin 0) do góry (Pin 7) Przykładowy znak d 6 Wyświetlany znak Numery segmentów: Kody sterujące: kod HEX kod BIN A FA b E d E

19 DODATEK DO ĆWICZENIA - Strona nr 19 Przykładowy znak ĆWICZENIE 12 KLAWIATURA Ćwiczenie 12 - Strona nr 19 Polecenie 1: Za pomocą programu Multimedia Logic, uwórz układ transmisji kodów z klawiatury do ekranu, oraz dwa wyświetlacze LED pokazujące kod ASCII (HEX) znaku wpisywanego z klawiatury. Polecenie 2 Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu KLAWIATURA EKRAN

20 ĆWICZENIE 13 ZEGAR SYSTEMOWY Ćwiczenie 13 - Strona nr 20 Polecenie 1 Za pomocą programu Multimedia Logic, zbadaj działanie układu przestawionego na poniższym schemacie: Text Properties Style Mutiple Browse Utwórz plik zawierający BIN2BCD.TXT następujące kody (LICZBY) 00, 01, 02,03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11 96, 97, 98, 99 Polecenie 2: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający się z następujących elementów: Clock, Memory, 8 Segment LED, Text realizujący zegar, który wyświetla aktualną datę i aktualny czas na LEDach: bieżący miesiąc, bieżący dzień, bieżącą godzinę, bieżące minuty, bieżące sekundy. zgodnie z zegarem lokalnym systemowym (zegarem BIOS/Windows).

21 Ćwiczenie 13 - Strona nr 21

22 Ćwiczenie 14 - Strona nr 22 ĆWICZENIE 14 JEDNOSTKA ARYTMETYCZNO-LOGICZNA Polecenie 1 Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ badający zachowanie się jednostki arytmetyczno-logicznej, przestawiony na poniższym schemacie: Podłącz dwa słowa 8 bitowe do wejść A i B jednostki ALU. Podłącz dwa układy LED do wyjścia F jednostki ALU, oraz trzy układy DIODY do wyjść O,V,Z. Podłącz 3 wejścia sterujące (2,1,0) (wejście C podłącz do masy). Wejście danych A i B jest realizowane za pomocą dwóch słów 8-bitowych. Wejście KOD OPERACJI (3-bitowe) steruje działaniami na słowach binarnych A i B. Wynik jest wyświetlany w postaci szesnastkowej (heksadecymalnej). Flaga ZF zostanie ustawiona w stan 1, gdy wynik operacji jest równy zeru. Flaga CF zostanie ustawiona w stan 1, gdy wynik operacji dodawania lub odejmowania powoduje przeniesienie. (nastąpiło przeniesienie, a więc wynik ostatniej operacji jest większy niż liczba dostępnych bitów)

23 Ćwiczenie 14 - Strona nr 23 Flaga VF zostanie ustawiona w stan 1, gdy wynik operacji mnożenia lub dzielenia powoduje przekroczenie zakresu liczb 8-bitowych, lub występuje dzielenie przez zero. (nastąpiło przepełnienie rejestru) Polecenie 2 Za pomocą programu Multimedia Logic, przetestuj działanie układu dla poniższych kodów: Uzupełnij kolumnę Wynik Wejście sterujące (3-bitowe) Dla operacji porównania ZF = 0 oznacza TRUE, ZF=1 oznacza FALSE Kod operacji Wejście A Wejście B Wynik 000 (dodawanie) (odejmowanie) (mnożenie) (dzielenie) (A=B) ZF= 101 (A<B) ZF= 110 (A przesuń o B bitów w lewo) 111 (A przesuń o B bitów w lewo) Polecenie 3: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający się z: dwóch elementów Keypad, jednego Select, czterech LED, trzech diód (CARRY, ZERO, OVERFLOW), jednego ALU, Text (Multiple) obiekt Text podłącz do układu Selekt oraz skojarz go z plikiem ALUFUNCTION.TXT realizujący dodawanie 2 liczb 4-bitowych w systemie szesnastkowym. Zawartość pliku ALUFUNCTION.TXT: A + B A - B A * B A / B A = B A < B A << B A >> B

24 Schemat układu cyfrowego dla polecenia 3: Ćwiczenie 14 - Strona nr 24 Polecenie 4: Za pomocą programu Multimedia Logic, utwórz układ cyfrowy, składający się z: czterech elementów Keypad, jednego Select, sześciu LED, trzech diód (CARRY, ZERO, OVERFLOW), jednego ALU, Text (Multiple) obiekt Text podłącz do układu Selekt oraz skojarz go z plikiem ALUFUNCTION.TXT realizujący dodawanie 2 liczb 8-bitowych w systemie szesnastkowym. Wejście A: 2 cyfry szesnastkowe (młodsza i starsza) Wejście B: 2 cyfry szesnastkowe (młodsza i starsza) Wyjście: 2 cyfry szesnastkowe (młodsza i starsza) Flagi: CARRY, ZERO, OVERFLOW

25 Ćwiczenie 15- Strona nr 25 ĆWICZENIE 15 PROJEKTOWANIE UKŁADÓW PAMIĘCI Polecenie 1 Za pomocą programu Digital Works, zaprojektuj układ pamięci półprzewodnikowej RAM o organizacji 256 x 8 z dwóch układów pamięci RAM o organizacji 256 x 4. Układ 256 x 4 ROM adresuje za pomocą 8 bitów 256 komórek o pojemności 4 bity. Projektowany układ ma mieć 256 adresów komórek 8 bitowych, i jest przestawiony na poniższym schemacie: Aby zapisać dane do układów pamięci, należy kliknąć prawym przyciskiem na układ wybrać Edit Memory Contents i wpisać zawartość komórek (binarnie lub szesnastkowo) Przetestuj działanie układu.

26 Ćwiczenie 15- Strona nr 26 Polecenie 2 Za pomocą programu Digital Works, zaprojektuj układ pamięci półprzewodnikowej RAM o organizacji 256 x 8 z dwóch układów pamięci RAM o organizacji 128 x 8. Układ 128 x 8 ROM adresuje za pomocą 7 bitów 128 komórek o pojemności 8 bitów. Dlatego bit nr 7 wymaga dekodera adresów. Projektowany układ ma mieć 256 adresów komórek 8 bitowych, i jest przestawiony na poniższym schemacie: Aby zapisać dane do układów pamięci, należy kliknąć prawym przyciskiem na układ wybrać Edit Memory Contents i wpisać zawartość komórek (binarnie lub szesnastkowo) Przetestuj działanie układu.