Архив Галактики

Практикум по NI myDAQ. #13

Копосов Д.Г. / 20.07.2015

Данным постом мы продолжаем знакомство с практикумом, который позволит использовать NI myDAQ в качестве методического инструмента учителя.
...предыдущая часть...

5. Логические элементы
5.1. Основные логические элементы
Надеемся, вы уже почувствовали, что цифровые цепи и устройства в целом быстрые, компактные, надежные, легко проектируются.
В любом цифровом устройстве применяются логические элементы — это такие схемы, у которых один или несколько входов и один выход.
Каждому состоянию сигналов на входах соответствует определенный сигнал на выходе. Они представляют собой достаточно простые элементы, которые можно комбинировать между собой, создавая различные схемы для осуществления арифметических операций и для построения памяти. Логический элемент воспринимает входные данные в виде высокого и низкого уровней напряжения на своих входах. Высокий уровень напряжения соответствует логической 1 (истина), а низкий — логическому 0 (ложь). Значения высокого и низкого уровней напряжения определяются электрическими параметрами схемы логического элемента и одинаковы как для входных, так и для выходных сигналов.



Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи (транзисторный эффект). Создание транзистора — одна из величайших революций в науке и технике. Транзисторный эффект был обнаружен Джоном Бардиным и Уолтером Браттейном в конце 1947 года, а сообщение об этом опубликовано в июле 1948 года. Само слово «транзистор» появилось позже в работе Уильяма Шокли и обозначало комбинацию слов «transfer resistor».
Начиная с 1947 года в СССР интенсивно велись работы в этой области. 15.11.1948 г. А. В. Красилов опубликовал статью «Кристаллический триод». Это была первая в СССР публикация о транзисторах. В серийное производство первые советские германиевые триоды были запущены лабораторией Красилова уже в 1949 г.

Вся современная цифровая логика основывается на том, что транзистор может работать как очень быстрый бинарный переключатель.
Рассмотрим основные типы логических элементов.


Абсолютно все цифровые микросхемы, начиная от микросхемы стандартной логики и заканчивая самыми сложнейшими процессорами, состоят из одних и тех же простейших логических элементов. Просто в микропроцессоре таких элементов несколько миллионов, а микросхемы стандартной логики могут состоять даже из одного логического элемента.

5.3. Логический элемент «НЕ» (NOT)
Простейший логический элемент (также используют термин «вентиль») представляет собой транзисторный инвертор (т.к. он инвертирует входной сигнал), который преобразует низкое напряжение в высокое или наоборот. Это можно представить как преобразование логического 0 в логическую 1 или наоборот, т.е. получаем вентиль «НЕ».
Логический элемент «НЕ» имеет один вход и один выход и выполняет операцию логического отрицания над своими входными данными.


Задание 124. Создайте из электронных компонентов логический элемент «НЕ», управляемый программно.
Если напряжение на базе ниже определенного критического значения, транзистор выключается и действует как очень большое сопротивление, а если превышает критическое значение, транзистор включается и действует как проводник. Время переключения транзистора оценивается в наносекундах. Резистор (R1) нужен для ограничения тока, проходящего через транзистор.

Задание 125. Отключите один конец желтого провода от контакта DIO. Что произошло со светодиодом? Включился. Теперь подключите на шину «+» (красная) на макетной плате. Что произошло со светодиодом? Выключился. Повторите, предварительно запустив управляющую программу. График показывает все изменения. Необходимо, чтобы на лицевой панели виртуального прибора включался/выключался световой индикатор.


Задание 126. Реализуйте программу, указанную ниже. Сравнение не используется, но программа работает. Постарайтесь объяснить почему.


Задание 127. Проект «Счетчик». Усложним задачу. Необходимо подсчитать количество нажатий (или отжатий), т.е. нужно посчитать сколько раз передавалась логическая единица.



Задание 128. Проанализировав алгоритм работы программы, предложи-те другую реализацию программы «счетчик».

Задание 129. Необходимо подсчитать сколько раз передавался логический нуль. Составьте программу (блок-диаграмму).

... продолжение следует...