Institut für Informatik. Aufgaben zum Elektronik - Grundlagenpraktikum. 4. Praktikumskomplex - Schaltungen mit digitalen Speicherschaltkreisen
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- Imke Kuntz
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1 UNIVERSITÄT LEIPZIG Institut für Informatik Abt. Technische Informatik Dr. Hans-Joachim Lieske Aufgaben zum Elektronik - Grundlagenpraktikum 4. Praktikumskomplex - Schaltungen mit digitalen Speicherschaltkreisen Aufgabe 4.1. Aufgabe Aufbau prellfreier Schalter mittels RS-Flip-Flops Aufbau eines prellfreien Schalters aus zwei digitalen Inverterschaltkreisen Abb. 1 Elektronikpraktikum Aufgaben - 4. Themenkomplex -Datei: ep04aw97.wpd Dezember Seite 1
2 Aufgabe Aufbau eines prellfreien Schalters aus zwei NAND-Gattern mit zwei Eingängen Abb. 2 Aufgabe Aufbau eines prellfreien Schalters aus zwei NOR-Gattern mit zwei Eingängen Abb. 3 Elektronikpraktikum Aufgaben - 4. Themenkomplex -Datei: ep04aw97.wpd Dezember Seite 2
3 Aufgabe 4.2. Aufbau eines getakteten RS Master-Slave Flip-Flops mit zwei Eingängen mittels NAND- Gattern Abb. 4 Benutzen Sie zur Ansteuerung des Takteingangs unbedingt einen entprellten Schalter! Ausgangswerte. Kontrollieren Sie den Vorgang des Bitsetzens und Bitlöschens, der Übernahme der Information vom Master auf den Slave und die verbotenen Zustände. Bezeichnen Sie die Einund Ausgänge, die einen beliebigen logischen Pegel haben können mit "x". Wozu kann man einen solches Bauteil im Computer nutzen? S=Setzeingang, R=Rücksetzeingang, Q 1 =nichtinvertierter Ausgang Master, /Q 1 =invertierter Ausgang Master, Q=nichtinvertierter Ausgang Slave, /Q=invertierter Ausgang Slave,G k = Gatter, T=Takteingang Elektronikpraktikum Aufgaben - 4. Themenkomplex -Datei: ep04aw97.wpd Dezember Seite 3
4 Aufgabe 4.3. Aufbau eines 4-Bit-Schieberegisters mittels 4 D-Flip-Flops Abb. 5 Ausgänge die externen Leuchtdioden und die Siebensegmentanzeige zusammen mit dem ABCD zu Siebensegment- Dekoder. Benutzen Sie zur Ansteuerung des Takteingangs unbedingt einen entprellten Schalter! Ausgangswerte. Kontrollieren sie den Vorgang des Bitsetzens und Bitlöschens sowie mögliche verbotenen Zustände. Schieben Sie die Bitketten (Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 )=(0110)=6H und (Q 4 Q 3 Q 2 Q 1 )=(1011)=BH mindestens über zwei Zyklen durch. 3. Stellen Sie die Ergebnisse in einer Logiktabelle für die Eingangs- und Ausgangswerte und einem Impulsdiagramm für die Eingangs- und Ausgangswerte dar. Betrachten Sie auch mögliche verbotene Zustände. Welche mathematischlogischen Operationen haben Sie bei den Schiebevorgängen durchgeführt und wie können diese z.b bei der Assemblerprogrammierung der I80x86 - Prozessoren genutzt werden? Wozu kann man einen solches Bauteil im Computer nutzen? S 1... S 4 =Setzeingänge, R 1... R 4 =Rücksetzeingänge, Q 1... Q 4 =nichtinvertierte Ausgänge, /Q 1... /Q 4 =invertierte Ausgänge, T 1... T 4 =Takteingänge der einzelnen Gatter, D 1... D 4 =Dateneingänge, G k = Gatter, T=Takteingang Elektronikpraktikum Aufgaben - 4. Themenkomplex -Datei: ep04aw97.wpd Dezember Seite 4
5 Aufgabe 4.4. Aufbau eines 3 zu 1 Frequenzteilers mittels 3 D-Flip-Flops Abb. 6 Benutzen Sie zur Ansteuerung des Takteingangs unbedingt einen entprellten Schalter! Vor dem Beginn der Schaltvorgänge mittels der Taktimpulse ist die Schaltung zu initialisieren. Dies geschieht durch Setzen des Einanges I auf "low". danach ist I wieder auf "high" zu setzen. Danach kann mit dem Durchschalten mittels der Taktimpulse begonnen werden. Das Durchschalten erfolgt beim Übergang von "low" auf "high". Ausgangswerte, besonders die Ausgänge Q 1 Q 2 und Q 3 =A. Kontrollieren sie den Vorgang des Initialisierens. Führen Sie die Messungen mindestens über zwei Zyklen durch. 3. Stellen Sie die Ergebnisse in einer Logiktabelle und einem Impulsdiagramm für die Eingangs- und Ausgangswerte dar. Betrachten Sie auch mögliche verbotene Zustände. Wozu kann man ein solches Bauteil im Computer nutzen? S 1... S 3 =Setzeingänge, R 1... R 3 =Rücksetzeingänge, Q 1... Q 3 =nichtinvertierte Ausgänge, /Q 1... /Q 3 =invertierte Ausgänge, T 1... T 3 =Takteingänge der einzelnen Gatter, D 1... D 3 =Dateneingänge, I=Initialisierungseingang, G k = Gatter, T=Takteingang, E=Eingang der Schaltung, A=Ausgang der Schaltung Elektronikpraktikum Aufgaben - 4. Themenkomplex -Datei: ep04aw97.wpd Dezember Seite 5
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