Рис. 1. Логічні елементи на комутаційних пристроях:

а, б - таблиця істинності елемента І; елемент І;

в, г - таблиця істинності елемента АБО; елемент АБО;

д, е - таблиця істинності елемента НЕ; елемент НЕ.

В процесі вивчення розділу, особливу увагу слід приділити логіці обробки інформації функціональними вузлами, практиці отримання синтезу електронних схем на основі законів алгебри логіки, набутті практичних умінь роботи з інтегральними схемами.

Наявність великого числа функціональних вузлів цифрової техніки, необхідність послідовного та глибокого вивчення принципу їх роботи вимагає від керівника гуртка не лише ретельного планування, а й визначення найбільш доцільних форм та метотів проведення гурткових занять.

Підвищити ефективність навчального процесу, надати йому більшої динамічності та колоритності можна за умови добре продуманої та організованої дослідно-експериментальної роботи гуртківців. Пояснення логічних операцій доцільно супроводжувати їх моделюванням на основі коммутаційних пристроїв (кнопок та вимикачів), ввімкнених у найпростіше электричне коло (рис.1).

Це необхідно, насамперед, для того, щоб учні краще зрозуміли зв'язок між математичним описом логічної послідовності і його електричним еквівалентом, засвоєли принцип побудови таблиці істинності.

В аналогічній послідовності слід будувати процес вивчення законів алгебри логіки. Тут доцільно подати спрощений алгоритм синтезу однотактних автоматів, вказати на потребу мінімізації їх структурної формули. Практичну частину заняття слід присвятити синтезу схем найпростіших автоматів та їх реалізації на комутаційних пристроях.

В ході вивчення елементів цифрової техніки, доцільно ознайомити гуртківців з історією виникнення цифрової електроніки, перспективах розвитку елементів цифрової електроніки, основних факторах, що стимулюють цей розвиток.

При вивченні кожної підгрупи цифрових ІС необхідно, після пояснення теоретичного матеріалу, проводити лабораторну роботу, спрямовану на закріплення отриманих знань та фронтальну практичну роботу з застосуванням ІС досліджуваних функціональних підгруп та видів.

При проведенні лабораторних та практичних робіт доцільно використовувати спеціальні модулі, призначені для імітації логічних рівнів вхідних сигналів та забезпечення візуального контролю за станом виходів цифрових ІС.

Модуль СЛР - статических логічних рівнів (рис.2), у початковому стані, має рівні логічного 0 на виходах XI, ХЗ, Х5, Х7 та рівні логічної 1 на виходах Х2, Х4, Х6, Х8. При замиканні контактів кнопок SВ1--SВ4 стани виходів змінюються на протилежні. При їх розмиканні - на виходах ХІ-Х8 відновлюються вихідні стани. У модулі використано малогабаритні кнопки типу КМТ-1.

Рис. 2

Підвищений інтерес до цієї серії мікросхем викликаний у зв'язку з їх малою споживаною потужністю, що дозволяє виготовляти конструкції з автономним джерелом живлення.

В процесі вивчення розділу “Елементи цифрової техніки”, окрім виконання лабораторних робіт, програмою радіотехнічних гуртків передбачено практичне конструювання нескладних електронних блоків, що містять цифрові інтегральні схеми. Це сприятиме кращому засвоєнню теоретичного матеріалу, виробленню практичних умінь роботи з цифровими мікросхемами, розширенню загального політехнічного світогляду школярів.

2.2 Розробка лабораторних робіт до розділу «Елементи цифрової техніки»

Ефективність процесу вивчення розділу “Елементи цифрової техніки”, усвідомленого сприйняття та засвоєння учнями теоретичних основ функціонування сучасних електронних приладів залежить від багатьох як об'єктивних так і суб'єктивних чиннників, зокрема, організаційних форм та методів проведення занять, дидактичних підходів, прийомів тощо.

Чільне місце в цьому процесі відведено лабораторному практикуму.

Залучення учнів до виконання лабораторних робіт на заняттях шкільного радіотехнічного гуртка в ході вивчення розділу “Елементи цифрової техніки”, переслідує такі основні цілі:

закріплення теоретичних знань з основ математичної логіки;

вироблення вміння застосовувати їх у практичній діяльності (синтез електронних схем на логічних елементах);

закріплення практичних умінь з радіотехнічного експерименту:

розвиток творчих конструкторських здібностей;

виховання культури праці.

Зміст кожної лабораторної роботи містить основні теоретичні відомості, які стосуються виконуваного експерименту, запитання для самоконтролю глибини і якості їх засвоєння. Лабораторні завдання не лише пов'язують елементи теорії з виконанням експерименту, а й являють собою основу для самоконтролю результатів, оскільки усі розрахункові вихідні дані моделюються експериментом.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Тема. Дослідження роботи логічних елементів

Мета роботи: ознайомитись з принципом роботи та основними характеристиками найпростіших логічних елементів.

Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданих схем), паяльник, монтажні проводи, авометр.

Теоретичні відомості

Сучасна цифрова інтегральна мікросхема -- це мініатюрний електронний блок, що містить у своєму корпусі транзистори, діоди, резистори та інші активні і пасивні елементи,-- загальне число яких може сягати декількох десятків і навіть сотень тисяч! В залежності від числа елементів, розрізняють мікросхеми малого ступеня інтеграції, мікросхеми середнього ступеня інтеграції, великі інтегральні мікросхеми і надвеликі інтегральні мікросхеми. Мікросхеми малого ступеня інтеграції можуть містити 10 -- 30, а надвеликі - 100 і більше тисяч як активных так і пасивних елементів.

Досліди, експерименти, про які піде мова на лабораторному практикумі, розраховані на використання мікросхем серії К155. Мікросхеми саме цієї серії є найбільш використовуваними в радіоаматорських конструкціях: генераторах, ігрових автоматах, вимірювальних приладах тощо.

До серії К155 входять більш 80 мікросхем різного ступеня інтеграції і функціонального призначення. Основою багатьох з них служать логічні елементи -- електронні блоки, що реалізують найпростіші функції алгебри логіки.

Логічних елементів, що працюють як самостійні цифрові мікросхеми малого ступеня інтеграції і як компоненти мікросхем більш високого ступеня інтеграції, можна нарахувати кілька десятків. Їх основу становлять елементи І, АБО, НЕ, І-НЕ. Елементи І, АБО, НЕ -- основні, а елемент І-НЕ є комбінацією елементів І та НЕ.

Що ж являють собою ці «цеглинки» цифрової техніки, яка логіка їх дії? Відразу уточнимо: в основу роботи логічних елементів (та й цифрових мікросхем взагалі), покладено двійкову систему числення, яка базується на двох цифрах - одиниці (1) та нулі (0). Звідси й узагальнена назва розглянутих логічних елементів мікросхем та створюваних на їх базі приладів -- цифрові. Ці дві цифри двійкової системи числення дозволяють записувати і «запам'ятовувати» практично будь-які числа. Наприклад, десяткове число 24, в двійковій системі числення, записується як 11000. Щоб отримати цей результат (перетворити число десяткової системи числення, в число будь-якої іншої системи) необхідно скористатись правилом ділення десяткового числа на основу тієї системи числення в яку треба перетворити дане число (тобто на 2, коли мова йде про двійкову систему числення). Остача від ділення на два може бути рівною 0 або 1. Значення остачі присвоюють молодшому розряду шуканого двійкового числа. Результат першого ділення знову ділять на два. Остачу (0 або 1) присвоюють наступному розряду двійкового числа. Подібну процедуру повторюють доти, поки результат ділення не дорівнюватиме нулю. Остача від останньої дії є значенням старшого розряду двійкового числа.

Особливо зручною дана система числення виявилася для програмування і роботи ЕОМ.

Відповідно до прийнятої системи числення електричний сигнал невеликого (чи нульового) рівня напруги, що складає десяті долі вольта, вважають логічним 0, а сигнал більш високого рівня напруги (у порівнянні з логічним 0 може сягати декількох вольт) - логічної 1. Наприклад, говорять: «на вхід елемента (чи мікросхеми) подано сигнал логічної 1». Це значить, що на вхід елемента (чи мікросхеми) подано електричний сигнал напруга якого сягає декілька вольт.

Рис. 6

Отже, рівнями (величинами електричних сигналів) на вході та виході логічних елементів, вираженими цифрами двійкової системи числення, характеризують електричний стан і роботу усіх цифрових мікросхем.

Графічне зображення логічного елемента І подано на рис.6а. Його умовним графічним символом є знак “&” (так в англ. мові позначають сполучник “і”), який ставлять усередині прямокутника. Ліворуч -- два (може бути і більше) логічних входи - Х1 та Х2, праворуч -- вихід Y. Логіка дії елемента така: сигнал логічної 1, з'явиться на виході лише тоді, коли сигнали такого ж рівня будуть подані на всі його входи.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8