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Fachhochschule Regensburg
Fachbereich Informatik Prof. Dr. R. Roth
Praktikum SS 2005 D i g i t a l D e s i g n
1. Übung
Aufgabe 1
Digital - Experimentierer Typ 3505
Machen Sie sich zuerst mit dem Experimentiersystem (Typ 3505) vertraut. Lesen Sie dazu bitte die Gerätebeschreibung sorgfältig durch.
Überprüfen einzelner Elemente
1. Testen Sie die Funktion der Eingabeschalter (5) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11)
Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
2. Testen Sie die Funktion der AND/NAND-Gatter (12) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11)
Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
Geben Sie für die Ausgänge X und X¯ jeweils eine Funktionsgleichung an.
3. Testen Sie die Funktion der OR/NOR-Gatter (13) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11)
Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
Geben Sie für die Ausgänge X und X¯ jeweils eine Funktionsgleichung an.
4. Testen Sie die Funktion der kombinierten AND/OR-NOR-Gatter (14) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11)
Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
Geben Sie für die Ausgänge X und X¯ jeweils eine Funktionsgleichung an.
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5. Testen Sie die Funktion der 4-Bit-Volladdierer (15) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11)
Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Addieren Sie jeweils die Zahlen 9 + 3 und 8 + 7 und zwar mit und ohne Übertrag (Ue = log 1 bzw. log 0 - verwenden Sie dazu die Buchsen (10) bzw. (9)).
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
Geben Sie für den Ausgang ∑1 eine Funktionsgleichung an.
6. Testen Sie die Funktion der JK-Flipflops (16) mit Hilfe der
Logikpegelanzeigelampen (11); Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Zur Erzeugung des Taktes benutzen Sie bitte den Taster (6). Welche Änderungen ergeben sich, wenn Sie anstelle von Q Q¯ verwenden?
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
7. Testen Sie die Funktion der Schieberegister (17) mit Hilfe der
Logikpegelanzeigelampen (11); Lampe an entspricht log. 1 - Lampe aus entspricht log. 0;
Zur Erzeugung des Serieneingangssignals (SE) benutzen Sie bitte den Taster (6).
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie ein Impulsdiagramm.
8. Testen Sie die Funktion des Dezimalzählers (18) mit Hilfe der Logikpegelanzeigelampen (11) und der 7-Segment-Anzeige (19).
Zur Erzeugung des Taktes benutzen Sie bitte den Taster (6).
Skizzieren Sie Ihre Schaltung und erstellen Sie eine Funktionstabelle.
Erstellen Sie für die Ausgänge Q1 bis Q4 in Abhängigkeit vom Takt ein Impulsdiagramm.
9. Testen Sie die Funktion der 7-Segmentanzeige (19). Erzeugen Sie dazu mit Hilfe der Eingabeschalter (5) verschiedene Dualzahlen und notieren Sie jeweils die entsprechende Anzeige.
10.Erstellen Sie eine Äquivalenzschaltung. Stellen Sie mit Hilfe der Eingabeschalter (5) unterschiedliche Eingangszustände ein und beobachten Sie den Ausgang mit Hilfe der Leuchtdioden.
Wiederholen Sie den Versuch, wobei Sie die Schaltvorgänge mit dem BCD- Zähler (18,19) mitzählen sollten. Erklären Sie das Verhalten.
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Aufgabe 2
Entwickeln Sie einen 1-Bit-Komparator, der die Ausgaben größer, gleich und kleiner liefert und überprüfen Sie die Funktion anhand eines Schaltungsaufbaues.
Aufgabe 3
Bei einer einfachen Codesicherung werden die Zeichen 0 und 1 jeweils 3mal vom Sender gesendet. Eine einfache Schaltung soll nun alle 1-Bit-Fehler korrigieren, d.h.
es ist eine Schaltung mit zwei Ausgängen (Y0 und Y1) zu entwickeln, die Y0 = 1 ausgibt, wenn an den drei Eingängen mindestens zweimal die 0 anliegt und Y1 = 1 ausgibt, wenn an den drei Eingängen mindestens zweimal die 1 anliegt.
Minimieren Sie dabei sowohl die KNF als auch die DNF und überprüfen Sie jeweils die Funktion Ihrer Schaltung, die mit NANDs aufgebaut werden sollte.
Vergleichen Sie die beiden Schaltungen?
Aufgabe 4
Ein Multiplexer ist eine „zusammenführende“ Binärschaltung, die in Abhängigkeit von Steuersignalen, eine von mehreren Eingängen auf einen Ausgang durchschaltet.
Entwickeln und testen Sie eine Schaltung, bei der Sie mit zwei Steuerleitungen jeweils eine von 4 Eingangsleitungen auswählen können und diese zum Ausgang durchschalten.
Aufgabe 5
Entwerfen und testen Sie einen „2 Bit-Normalform-Paralleladdierer“, d.h. eine Schaltung, die zwei 2-Bit-Zahlen addiert, und zwar nicht Bit für Bit, sondern so, daß die beiden Stellen gleichzeitig addiert werden.
Ein ggf. vorhandener Übertrag soll dabei nicht berücksichtigt werden.
Aufgabe 6
Entwerfen und testen Sie einen „2 Bit-Normalform-Parallelmultiplzierer“, d.h. eine Schaltung, die zwei 2-Bit-Zahlen multipliziert, und zwar nicht durch fortlaufende Addition oder durch Shiftoperationen, sondern durch eine logische Verknüpfung.
