Учебное пособие. Кан. техн. наук, доцент кафедры «Радиоэлектронные системы»

Шахты 2012

УДК 681.327, 621.396.6

ББК ХХХ

П ХХХ

Составитель:

Семенищев Е.А., Воронин В.В.

Рецензенты:

кан. техн. наук, доцент кафедры «Радиоэлектронные системы»

Валюкевич Ю.А.

доктор техн. наук, профессор кафедры «Радиоприемных устройств и телевидения» (ТТИ ЮФУ)

Литюк В.И.

П.ХХХ Е.А. Семенищев. Вычислительная техника и информационные технологии / Семенищев Е.А., Воронин В.В./ Пособие – Шахты: изд-во ЮРГУЭС, 2012, – 93 с.

Данное пособие предназначено для студентов очной и заочной формы обучения направлений: 210400.62 «Радиотехника», 210601.65 «Радиоэлектронные системы и комплексы», 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», при изучении дисциплин «Вычислительная техника и информационные технологии» и «Цифровые устройства и микропроцессоры». В пособии изложен материал с использованием иллюстраций и библиографическим списком.

УДК 681.327, 621.396.6

ББК ХХХ

Содержание

1. Имитационное моделирование
1.1 Моделирование цифровых схем в пакете Electronics workbench
1.2 Моделирование цифровых схем в пакете MAX+II
2. Системы исчислений, основы перевода чисел в различные системы исчисления
3. Логические функции и логический переменные
4. Синтез комбинационных и последовательных устройств
5. Изучение комбинационных цифровых устройств. Триггеры
6. Изучение комбинационных цифровых устройств: шифраторы, дешефраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, преобразователи кодов.
7. Изучение комбинационных цифровых устройств. Регистры, счётчики, АЦП и ЦАП.

1. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

1.1 Моделирование цифровых схем в пакете Electronics Workbench

Пакет моделирования цифровых схем Electronics Workbench (EWB) предназначен для проверки и анализа компонентов и блоков цифровых устройств.

Графическая оболочка пакета включает в себя стандартный набор операций, свойственных приложениям Windows (рис. 1.1)

Рисунок 1.1 – окно моделирования в пакете Electronics Workbench

Основные элементы управления состоят из следующих разделов:

− File - работа с файлами;

− Edit - редактирование;

− Circuit - работа с элементами схемы;

− Analysis - виды анализа схем;

− Window - работа с окнами;

− Help - работа с файлами справки.

Ниже рассмотрим некоторые разделы пакета EWB, необходимые для выполнения моделирования электронных схем.

1.1.1 Работа в пакете Electronics Workbench

При запуске EWB автоматически создается и открывается новый файл, который следует сохранить, используя команду (File/Save as).

Для моделирования схем, необходимо выбрать раздел на панели элементов и приборов (рис. 1.1), в котором находится нужный элемент. Для соединения двух выводов необходимо щелкнуть по одному из них левой кнопкой мыши и, не отпуская кнопку, довести курсор до вывода другого элемента. Следует отметить, что наличие элемента «Земля» в схеме является обязательным условием ее работы. Выбор элементов, источников и индикаторов осуществляется в панели (рис. 1.2)

Analysis/ Analysis Options/ Instruments/ Set to Zero. а) б) в) г) д) е) а – Источники б – Цифровые микросхемы в – Логические элементы г – Цифровые блоки д – Индикаторы е – Генераторы и измерительные приборы.

Рисунок 1.2 - Панель элементов и приборов

Когда схема собрана, следует нажать на выключатель в верхнем правом углу рабочей области EWB. Повторное нажатие приведет к остановке расчета. Применение соответствующих приборов позволяет выполнить необходимый расчет и вывести результаты.

Для изменения номиналов и свойств элементов необходимо дважды щелкнуть «мышью» на нужном элементе, при этом появится соответствующая закладка (рис. 1.3–1.7), дающая возможность изменения параметров элемента или выбора его из библиотеки.

Рисунок 1.3 - Закладка изменения параметров логического элемента «2И»

Настройки логических элементов позволяют менять название элемента, используемую библиотеку, включать отключать настройки, задавать входное сопротивление, изменять количество входов и др.

Рисунок 1.4 – Изменение настроек генератора

Настройки функционального генератора (рис. 1.4) позволяют изменить сигнал на выходе (гармонический, пилообразный или меандр). Задать частоту, скважность, амплитуду и начальное смещение модулируемого прибором сигнала.

Рисунок 1.5 – Изменение настроек двулучевого осциллографа

Настройки осциллографа рисунок 1.5 позволяют изменять соотношение время на деление и амплитуда на деление по каналам, форму срабатывания триггера и др.

Рисунок 1.6 - Логический анализатор

Логический анализатор представленный на рисунке 1.6 позволяет проследить прохождение импульса по исследуемому устройству, сравнить временные задержки следования.

Рисунок 1.7 - Импульсный генератор

На рисунке 1.7 приведён импульсный генератор и представлены основные настройки.

Основное меню EWB Circuit предназначено для изменения поворота выбранных элементов, масштаба изображения схемы, управления отображением идентификационных номеров элементов и их ярлыков, показывать сетку, изменять шрифты. Так установка флажка в позиции Show nodes (рис. 1.8) позволяет отобразить номера узлов исследуемой схемы.

Рисунок 1.8 - Вывод на схеме номеров узлов.

Представленная программа является интуитивно простой. Получаемые результаты моделирования на «идеальных» элементах позволяют найти ошибки в схемах, произвести первичный анализ временных характеристик, произвести сравнения прохождения импульсов при выполнения операций элементами исследуемого устройства.

1.2 Моделирование цифровых схем в пакете MAX+ PLUS II

Программное обеспечение системы MAX+PLUS II содержит 11 приложений и главную управляющую программу. Различные приложения, участвующие в создание общего проекта, активируются одновременно, в ряде случаев изменение в одном приложении может вносить изменение в остальных. Окно программы представлено на рисунке 1.9. В это же время есть возможность работы в одном из фоновых приложений, например, компилятор, симулятор, анализатор синхронизации и программатор.

Рисунок 1.9. – Окно пакета MAX+ PLUS II

Основные приложения, запускаемые при старте пакета приведены ниже:

Graphic Editor - графический редактор - позволяет разрабатывать схемный логический проект в формате реального отображения на экране.

Symbol Editor - символьный редактор - позволяет редактировать существующие элементы и создавать новые.

Text Editor - текстовый редактор - позволяет создавать и редактировать текстовые файлы логического дизайна, написанные на языках AHDL, VHDL, Verilog HDL.

Waveform Editor - сигнальный редактор - выполняет двойную функцию: инструмент для разработки дизайна и инструмент для ввода тестовых векторов и наблюдения результатов тестирования.

Рисунок 1.10 – Окно выбора редактора MAX+ PLUS II

Для моделирования цифровых блоков и схем потребуется использование Graphic Editor и Waveform Editor. Для выбора редактора, необходимо задать его при открытии нового документа, выбрав необходимый (рис. 1.10) или используя вкладку MAX+PLUS II, представленную на рисунке 1.11.

Рисунок 2.11. – Вкладка выбора редактора в MAX+ PLUS II