E-book details

Pracownia Urządzeń Techniki Komputerowej dla uczniów i studentów Część-2

Pracownia Urządzeń Techniki Komputerowej dla uczniów i studentów Część-2

Jerzy Kluczewski

Ebook

PRACOWNIA URZĄDZEŃ TECHNIKI KOMPUTEROWEJ DLA UCZNIÓW I STUDENTÓW – Część 2 to zbiór przykładów, ćwiczeń i zadań opracowany pod kątem praktycznych zagadnień laboratoryjnych bazujących na symulacjach. Znajdziemy tu symulacje obwodów pomagających zrozumieć świat elektroniki cyfrowej i zasad na podstawie których działają komputery. Przedstawiono zasady projektowania, badania i programowania układów cyfrowych.

Książka dedykowana jest uczniom, studentom i nauczycielom. Zawiera materiały pomocnicze dla przedmiotów związanych z elektroniką cyfrową i urządzeniami techniki komputerowej. Może być wykorzystana w laboratoriach studenckich jak i na kursach branżowych. Omawia podstawy algebry Boole’a, minimalizację funkcji logicznych i zagadnienia związane z programowaniem. Omówione zostały układy kombinacyjne, sekwencyjne i pamięci w postaci konkretnych układów scalonych. Cennym dodatkiem do książki jest możliwość pobrania plików ćwiczeń, przykładów i prezentacji przygotowanych przez autora.

SPIS TREŚCI
1 WSTĘP ............................................................................................................. 13
1.1 INSPIRACJE ...................................................................................................... 13
1.2 KRÓTKI OPIS ZAWARTOŚCI KSIĄŻKI ................................................................. 14
1.3 ZALECANA LITERATURA ................................................................................... 14
1.4 WYBÓR GŁÓWNEGO OPROGRAMOWANIA ..................................................... 14
1.5 OPCJONALNE OPROGRAMOWANIE ................................................................ 15
1.6 WYPOSAŻENIE DO NAUKI ZDALNEJ ................................................................. 16
1.7 PROPONOWANE ZASADY OCENIANIA ZDALNEGO .......................................... 17
1.8 PRZYPOMNIENIE DZIAŁANIA OPERATORÓW LOGICZNYCH ............................. 18
1.9 PRZYPOMNIENIE DZIAŁANIA BRAMEK LOGICZNYCH ....................................... 19
1.10 NIEZBĘDNE PLIKI I WZORY SPRAWOZDAŃ ....................................................... 23
2 PODSTAWY ALGEBRY BOOLE’A......................................................................... 27
2.1 ELEMENTY LOGIKI DWUWARTOŚCIOWEJ ........................................................ 27
2.2 PRZYKŁADY WARTOŚCI LOGICZNYCH 0 ORAZ 1 ............................................... 27
2.3 PODSTAWY ALGEBRY BOOLE’A. DEFINICJA FUNKCJI LOGICZNEJ ..................... 33
2.4 PODSTAWOWE PRAWA I TOŻSAMOŚCI ALGEBRY BOOLE’A ............................ 34
2.5 SYMBOLE GRAFICZNE WG NORM USA I UE ..................................................... 35
2.6 STANY WEJŚCIA I WYJŚCIA W SYMULATORACH ............................................... 37
2.7 PRAWA DE MORGANA..................................................................................... 39
2.8 POSTAĆ KANONICZNA FUNKCJI LOGICZNEJ ..................................................... 43
3 MINIMALIZACJA FUNKCJI LOGICZNYCH ............................................................ 49
3.1 WPROWADZENIE ............................................................................................. 49
3.2 MINIMALIZACJA FUNKCJI ZA POMOCĄ PRAW ALGEBRY BOOLE’A .................. 49
3.3 MINIMALIZACJA FUNKCJI LOGICZNYCH METODĄ TABLIC KARNAUGH’A ......... 57
4 KLASYFIKACJA I OZNACZENIA UKŁADÓW CYFROWYCH ..................................... 77
4.1 OGÓLNA DEFINICJA UKŁADU CYFROWEGO ..................................................... 77
4.2 OGÓLNY PODZIAŁ UKŁADÓW CYFROWYCH..................................................... 79
4.3 UKŁADY KOMBINACYJNE ................................................................................. 80
4.4 UKŁADY SEKWENCYJNE ................................................................................... 81
4.5 OZNACZENIA UKŁADÓW CYFROWYCH ............................................................ 81
4.6 PRZYKŁADOWE UKŁADY SCALONE .................................................................. 84
4.7 UKŁADY STYKOWE ELEKTRYCZNE .................................................................... 85
5 NARZĘDZIA - PROGRAMY - SYMULATORY ......................................................... 89
5.1 DOSTĘPNE SYMULATORY I ICH OPIS ................................................................ 89
5.2 PROGRAM ATANUA ......................................................................................... 89
5.3 PRZYKŁADOWE UKŁADY SCALONE W ATANUA ................................................ 96
5.4 DIGITAL WORKS ............................................................................................... 98
5.5 PRZYKŁADOWE UKŁADY SCALONE W DIGITAL WORKS ................................................ 112
5.6 LOGIC GATE SIMULATOR ............................................................................... 115
5.7 LOGICLY-DEMO ............................................................................................. 116
5.8 LTSPICE IV (DLA ZAAWANSOWANYCH) ................................................................... 121
5.9 CIRCUIT WIZARD DEMO................................................................................. 124
5.10 LITTLE MAN COMPUTER ................................................................................ 129
5.11 WERSJE SYMULATORÓW LMC ....................................................................... 130
5.12 BUDOWA KOMPUTERA LMC ......................................................................... 131
5.13 LISTA ROZKAZÓW PROCESORA LMC .............................................................. 132
5.14 OBSŁUGA APLIKACJI LMC 1.3 WEBOWEJ ....................................................... 133
5.15 OBSŁUGA APLIKACJI LMC 3.3 (DYSKOWA) ..................................................... 134
5.16 LITTLE MAN COMPUTER – WERSJA 3.3 .......................................................... 141
5.17 CYKL ROZKAZOWY PROCESORA I JEGO FAZY ................................................. 142
5.18 SIMPLE 8-BIT ASSEMBLER SIMULATOR (DLA ZAAWANSOWANYCH) ............................... 148
6 PRZYKŁADY WYBRANYCH UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH ............................... 155
6.1 PRZYKŁADY UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH STYKOWYCH .............................. 155
6.2 PRZYKŁADY UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH W PROGRAMIE ATANUA ........... 167
6.3 PRZYKŁADY UKŁADÓW KOMBINACYJNYCH W PROGRAMIE DIGITAL WORKS 172
7 PRZYKŁADY WYBRANYCH UKŁADÓW SEKWENCYJNYCH .................................. 183
7.1 PRZERZUTNIKI W PROGRAMIE ATANUA ........................................................ 183
7.2 PRZERZUTNIKI W PROGRAMIE DIGITAL WORKS ............................................ 188
7.3 LICZNIKI MODULO W PROGRAMIE ATANUA ................................................. 190
7.4 LICZNIKI MODULO W PROGRAMIE DIGITAL WORKS ...................................... 192
7.5 DZIELNIK CZĘSTOTLIWOŚCI W PROGRAMIE ATANUA .................................... 193
7.6 DZIELNIK CZĘSTOTLIWOŚCI W PROGRAMIE DIGITAL WORKS ........................ 194
8 UKŁADY SCALONE W ATANUA ........................................................................ 199
8.1 JAK WYBRAĆ GOTOWY UKŁAD SCALONY W ATANUA .................................... 199
8.2 NUMERACJA NÓŻEK (PINÓW) W ATANUA .................................................... 201
8.3 74LS00 (4 BRAMKI NAND 2-WEJŚCIOWE) ............................................................ 202
8.4 74LS02 (4 BRAMKI NOR 2-WEJŚCIOWE) ............................................................... 205
8.5 74LS04 (6 BRAMEK NOT) .................................................................................. 207
8.6 74LS08 (4 BRAMKI AND 2-WEJŚCIOWE) ............................................................... 208
8.7 74LS10 (3 BRAMKI NAND 3-WEJŚCIOWE) ............................................................ 210
8.8 74LS20 (2 BRAMKI NAND 4-WEJŚCIOWE) ............................................................ 211
8.9 74LS32 (4 BRAMKI OR 2-WEJŚCIOWE) ................................................................. 213
8.10 74LS47 (DEKODER BCD-7 SEGMENTOWY WYŚWIETLACZ) ......................................... 215
8.11 74LS73 (2 PRZERZUTNIKI SYNCHRONICZNE JK) ........................................................ 217
8.12 74LS74 (2 PRZERZUTNIKI SYNCHRONICZNE D FLIP-FLOP) .......................................... 219
8.13 74LS86 (4 BRAMKI XOR 2-WEJŚCIOWE) ............................................................... 221
8.14 74LS89 (PAMIĘĆ RAM 16X4B)........................................................................... 223
8.15 74LS90 (LICZNIK DEKADOWY) .............................................................................. 225
8.16 74LS138 (DEMULTIPLEKSER 3 DO 8) .................................................................... 227
8.17 74LS139 (DWA MULTIPLEKSERY 2 DO 4) ............................................................... 229
8.18 74LS151 (MULTIPLEKSER 8 DO 1) ........................................................................ 230
8.19 74LS154 (DEMULTIPLEKSER 4 DO 16) .................................................................. 232
8.20 74LS163 (LICZNIK SYNCHRONICZNY 4-BITOWY) ...................................................... 235
8.21 74LS283 (SUMATOR 4-BITOWY) .......................................................................... 237
9 UKŁADY SCALONE W DIGITAL WORKS ............................................................ 241
9.1 JAK WSTAWIĆ GOTOWY UKŁAD SCALONY? ................................................... 241
9.2 NUMERACJA NÓŻEK (PINÓW) W DIGITAL WORKS ......................................... 245
9.3 TWORZENIE BARDZIEJ ZŁOŻONYCH UKŁADÓW ............................................. 245
9.4 74HC00 (4 BRAMKI NAND 2-WEJŚCIOWE) ........................................................... 248
9.5 74HC02 (4 BRAMKI NOR 2-WEJŚCIOWE) .............................................................. 250
9.6 74HC04 (SZEŚĆ BRAMEK NOT) ........................................................................... 252
9.7 74HC08 (4 BRAMKI AND 2-WEJŚCIOWE) .............................................................. 254
9.8 74HC10 (3 BRAMKI NAND 3-WEJŚCIOWE) ........................................................... 256
9.9 74HC11 (3 BRAMKI AND 3-WEJŚCIOWE) .............................................................. 258
9.10 74HC20 (2 BRAMKI NAND 4-WEJŚCIOWE) ........................................................... 260
9.11 74HC21 (2 BRAMKI AND 4-WEJŚCIOWE) .............................................................. 262
9.12 74HC27 (3 BRAMKI NOR 3-WEJŚCIOWE) .............................................................. 265
9.13 74HC32 (4 BRAMKI OR 2-WEJŚCIOWE) ................................................................ 266
9.14 74HC73 (2 PRZERZUTNIKI SYNCHRONICZNE JK MASTER-SLAVE) ................................. 268
9.15 74HC74 (2 PRZERZUTNIKI SYNCHRONICZNE D) ....................................................... 271
9.16 74HC125 (4 BRAMKI TRÓJSTANOWE) ................................................................... 273
9.17 74HC133 (BRAMKA NAND 13-WEJŚCIOWA) ........................................................ 275
9.18 74HC137 (DEKODER 3 DO 8).............................................................................. 277
9.19 74HC138 (DEMULTIPLEKSER 3 DO 8) ................................................................... 280
9.20 74HC139 (2 DEMULTIPLEKSERY 2 DO 4) ............................................................... 283
9.21 74HC154 (DEMULTIPLEKSER 4 DO 16) ................................................................. 286
9.22 74HC163 (LICZNIK SYNCHRONICZNY 4-BITOWY) ..................................................... 288
9.23 74HC164 (REJESTR SIPO SYNCHRONICZNY) ........................................................... 291
9.24 74HC175 (4 PRZERZUTNIKI D SYNCHRONICZNE) ..................................................... 293
10 WYBRANE UKŁADY PAMIĘCI ELEKTRONICZNYCH ............................................ 299
10.1 PRZYPOMNIENIE OGÓLNYCH KATEGORII PAMIĘCI ELEKTRONICZNYCH ........ 299
10.2 PRZYKŁAD PAMIĘCI RAM (74LS89) ................................................................ 299
10.3 PRZYKŁAD PAMIĘCI ROM W DIGITAL WORKS ................................................ 300
10.4 ŁĄCZENIE UKŁADÓW PAMIĘCI W MODUŁY RAM .......................................... 304
10.5 PRZYKŁADOWE ZASTOSOWANIE PAMIĘCI ROM ........................................... 308
11 PRZYKŁADY PROGRAMÓW W LMC ................................................................. 315
11.1 DODAWANIE 3 LICZB CAŁKOWITYCH ............................................................. 315
11.2 DODAWANIE 3 LICZB Z WEJŚCIA .................................................................... 315
11.3 WYŚWIETLANIE LICZB CAŁKOWITYCH ROSNĄCO .......................................... 316
11.4 WYŚWIETLANIE LICZB CAŁKOWITYCH MALEJĄCO ......................................... 316
11.5 WYŚWIETLANIE LICZB OD 0 DO N .................................................................. 316
11.6 WYŚWIETLANIE SUM LICZB OD 0 DO N .......................................................... 317
11.7 ZLICZANIE OPERACJI ODEJMOWANIA ........................................................... 318
11.8 PĘTLE ZAGNIEŻDŻONE ................................................................................... 319
11.9 MNOŻENIE DWÓCH ZMIENNYCH .................................................................. 320
11.10 DZIELENIE CAŁKOWITE DWÓCH ZMIENNYCH ............................................ 321
12 ZBIÓR ĆWICZEŃ ............................................................................................. 325
12.1 UKŁADY KOMBINACYJNE ............................................................................... 325
12.1.1 Postać kanoniczna SOP (Ćw. 1) ............................................................. 325
12.1.2 Postać kanoniczna SOP (Ćw. 2) ............................................................. 328
12.1.3 Postać kanoniczna POS (Ćw. 3) ............................................................. 331
12.1.4 Proste układy cyfrowe kombinacyjne (Ćw. 4) ........................................ 333
12.1.5 Złożone układy cyfrowe kombinacyjne (Ćw. 5) ...................................... 335
12.1.6 Start silnika samochodowego (Ćw. 6) ................................................... 337
12.1.7 Prosty alarm domowy (Ćw. 7) ............................................................... 341
12.1.8 Prosty dekoder 2-do-4 (Ćw. 8) ............................................................... 343
12.1.9 Prosty demultiplekser 4-do-1 (Ćw. 9) .................................................... 345
12.1.10 Multiplekser 4-do-1 (Ćw. 10) ................................................................. 347
12.1.11 Badanie układu 74LS00 (Ćw. 11) ........................................................... 349
12.1.12 Badanie układu 74LS02 i 74HC02 (Ćw. 12) ............................................ 351
12.2 UKŁADY SEKWENCYJNE ................................................................................. 354
12.2.1 Rejestr SISO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 1) ........................................ 354
12.2.2 Rejestr PIPO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 2) ........................................ 355
12.2.3 Rejestr SIPO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 3) ......................................... 357
12.2.4 Rejestr PISO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 4) ........................................ 359
12.2.5 Rejestr SISO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 5) ......................................... 361
12.2.6 Rejestr PIPO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 6) ....................................... 362
12.2.7 Rejestr SIPO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 7) ........................................ 363
12.2.8 Rejestr PISO 4-bitowy synchroniczny (Ćw. 8) ......................................... 365
12.2.9 Pamięć rejestrowa 4x4bity (Ćw. 9) ........................................................ 366
12.3 ĆWICZENIA DLA LITTLE MAN COMPUTER ...................................................... 369
12.3.1 Odejmowanie liczb całkowitych (Ćw. 1) ................................................ 369
12.3.2 Mnożenie liczb całkowitych (Ćw. 2) ....................................................... 372
12.3.3 Wyświetlanie liczb w porządku malejącym (Ćw. 3) ............................... 375
12.3.4 Wyświetlanie liczb w porządku rosnącym (Ćw. 4) ................................. 377
12.4 UKŁADY CYFROWE W LTSPICE (DLA ZAAWANSOWANYCH) ................................... 380
12.4.1 Prosty układ kombinacyjny w LTSPICE (Ćw. 1) ...................................... 380
12.4.2 Bardziej złożony układ kombinacyjny w LTSPICE (Ćw. 2) ....................... 383
13 ZBIÓR ZADAŃ KONTROLNYCH ........................................................................ 389
13.1 PROSTY ALARM ANTYWŁAMANIOWY (ZADANIE 1) ..................................................... 389
13.2 STEROWANIE ŚWIATŁEM W KLATKACH SCHODOWYCH (ZADANIE 2) .............................. 392
13.3 PROJEKTOWANIE PEŁNEGO SUMATORA 1 BITOWEGO (ZADANIE 3) ............................... 395
13.4 PROJEKTOWANIE SUMATORA 4 BITOWEGO (ZADANIE 4) ............................................ 397
13.5 PROJEKTOWANIE BRAMKI AND 8-BITOWEJ (ZADANIE 5) ........................................... 399
13.6 PROJEKTOWANIE UKŁADU ALU 8-BITOWEGO (ZADANIE 6)......................................... 401
13.7 BADANIE REJESTRU SISO 8-BITOWEGO (ZADANIE 7) ................................................. 408
13.8 BADANIE REJESTRU PIPO 8-BITOWEGO (ZADANIE 8) ................................................ 409
13.9 CIĄG FIBBONACIEGO (ZADANIE 9) ................................................................... 412
13.10 ASEMBLER 8-BITOWY ON-LINE (ZADANIE 10) .............................................. 417
14 LISTA PLIKÓW DOSTĘPNYCH NA SERWERZE FTP ............................................. 423
14.1 KATALOG CWICZENIA ....................................................................................... 423
14.2 KATALOG LMC .................................................................................................. 424
14.3 KATALOG PREZENTACJE ................................................................................... 425
14.4 KATALOG PRZYKLADY ....................................................................................... 426
14.5 KATALOG PRZYKLADY_LMC ............................................................................. 427
14.6 KATALOG UKLADY_PAMIECI ............................................................................ 428
14.7 KATALOG UKLADY_SCALONE ........................................................................... 429
14.8 KATALOG ZADANIA .......................................................................................... 431

  • Title: Pracownia Urządzeń Techniki Komputerowej dla uczniów i studentów Część-2
  • Author: Jerzy Kluczewski
  • ISBN: 9788365645715, 9788365645715
  • Date of issue: 2022-06-01
  • Format: Ebook
  • Item ID: e_2rsc
  • Publisher: ITStart