Сушкин И.Н. Вычислительная техника и информационные технологии. Лабораторный практикум

Подождите немного. Документ загружается.

При выборе задания №5 на экране компьютера пользователя выводится

виртуальный лабораторный стенд «Построение D – триггера на базе JK –

триггера» (рис. 10). При этом пользователю представляется возможность ис-

следования множества вариантов, за исключением вариантов которые могут

привести к выводу схемы из строя. После включения необходимых переклю-

чателей (сбора схемы) инициируется режим измерения с помощью кнопки

«Измерение». С лабораторного макета возвращается результаты работы триг-

гера в виде откликов сигналов на выходах Q и Q, при этом выводится сооб-

щение «Результаты измерения получены» и на графике появляется времен-

ные диаграммы выходных сигналов.

Рис. 10. Виртуальный стенд задания №5

При выполнении задания пользователь сохраняет результаты и форми-

рует отчет с помощью кнопок «Сохранить» и «Отчет». Правильность выпол-

нения задания оценивается преподавателем.

По окончании выполнения задания №5 «нажимается» кнопка «Выход»,

при этом на экране компьютера пользователя появляется виртуальный стенд

представленный на рис. 3.

Выполнение задания №6 «Построение Т – триггера на базе D - тригге-

ра» выполняется аналогично, как и задание №5 (рис. 11).

Рис. 11. Виртуальный стенд задания №6

После выполнения всей лабораторной работы или ее части, некоторых

заданий, преподавателю по электронной почте высылается результаты вы-

полнения с указанием фамилии пользователя его группы, времени и резуль-

татами выполнения (полученные эпюры выходных сигналов).

ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

В соответствии с описанием, приведенным выше выполнить изучить

работу триггеров, используя теоретический материал и лабораторные зада-

ния №№1-6. Представить схемы и эпюры напряжений, полученные в резуль-

тате выполнения лабораторной работы №1.

2. ЛАБОРАОРНАЯ РАБОТА №2

Лабораторная №2 посвящена изучению принципов работы цифро-

аналоговых и аналого-цифровых преобразователей. После запуска АПК

«Вычислительная техник и информационные технологии» (рис.1) и регист-

рации производится выбор лабораторной работы «Исследование работы

ЦАП и АЦП» (рис.2). Лабораторная работа №2 состоит из двух заданий (рис.

12).

Выполнение задания №1 «Исследование работы ЦАП» производится в

двух режимов «динамический» и «статический» (рис. 13). В статическом ре-

жиме на вход 8-разряднго ЦАП подается двоичный код дополнительно с по-

мощью переменного источника напряжений, выбирается опорное напряже-

ние для ЦАП в диапазоне от 0 до 5В (с помощью ручки управления или стре-

лок). После этого инициируется режим измерения, после которого на выходе

ЦАП установится постоянное напряжение (см. осциллограмму). По оконча-

нии измерения инициируется режим «сохранить» при этом полученные ос-

циллограммы записываются в файл.

Рис. 12. Выбор задания к лабораторной работе №2

Для выполнения задания №1 в динамическом режиме необходимо на-

жать кнопку «динамический» при этом на экране персонального компьютера

появится виртуальный стенд изображенный на рис. 14.

Рис. 13. Виртуальная панель задания №1 в статическом режиме

Для исследования ЦАП в динамическом режиме необходимо с помо-

щью источника постоянного напряжения задать опорное напряжение и

сформировать начальное значение формируемого на входе ЦАП кода (в ше-

стнадцатеричном виде), конечное значение и шаг. После этого инициировать

режим «измерение». На лабораторном макете будет сформированы соответ-

ствующие коды и измеренное выходное значение напряжений в виде осцил-

лограммы будет выведено на экране компьютера пользователя. При этом из-

меренные значения напряжений будут выведены на экране, просмотр полу-

ченных измерений можно осуществлять с помощью стрелок.

Рис. 14. Виртуальная панель задания №1 в динамическом режиме

С помощью ключей К1 и К2 можно изменять емкостное и резистивное

значение нагрузки на ЦАП и на осциллограмме наблюдать изменение харак-

теристик. По окончании измерений нажимается кнопка «Сохранить» и фор-

мируется отчет посредством кнопки «Отчет».

Выполнение задания №2. Для выполнения задания №2 необходимо

осуществить выход из задания №1 (нажать кнопку «Выход») при этом на эк-

ране появится виртуальный стенд рис. 12. Посредством нажатия кнопки «Ис-

следование работы АЦП» на мониторе компьютера пользователя появляется

виртуальный лабораторный макет, приведенный на рис. 15.

Для выполнения задания №2 необходимо задать:

− частоту входного сигнала, управляя ручкой генератора или стре-

лочками (в данном случае 10 кГц);

− определить вид входного сигнала; синусоидальный, импульс или

треугольник (в данном случае треугольник);

− управляя ручкой генератора или стрелочками задать частоту

квантования АЦП (в данном случае 50 кГц);

− задать начальную разность фаз между входным сигналом и им-

пульсами квантования;

− задать значение опорного напряжения с помощью ручки управ-

ления или стрелок.

Рис. 15. Виртуальный лабораторный макет исследование АЦП

По окончании ввода исходных данных инициируется режим измерения

с помощью кнопки «Измерение». С лабораторного макета приходят значения

выдаваемых АЦП, при этом число выборок равно

N =

где: F

– частота входного сигнала

– частота сигнала дискретизации.

ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №2

Исследование работы ЦАП в статическом режиме, для этого необхо-

димо:

1. Установить код на входе ЦАП.

2. Провести измерения при трех значениях опорного напряжения.

3. Повторить п.1 и п.2 для пяти значений кодов на входе ЦАП.

Исследование работы ЦАП в динамическом режиме, для этого необхо-

димо:

1. Установить начальное, конечное значения и шаг изменения кода

на входе ЦАП.

2. Установить частоту опорного сигнала.

3. Провести измерение.

4. Повторить п.п. 1-3 изменив значения в п. 1.

5. Повторить п.п. 1-4 при этом изменив емкость и сопротивление на

выходе ЦАП.

6. Повторить п.п. 1-4 для трех значений опорного сигнала.

Исследование работы АЦП.

Исследование работы АЦП, для этого необходимо:

1. Установить вид входного сигнала.

2. Установить частоту входного сигнала.

3. Установить частоту опорного сигнала.

4. Установить разность фаз между входным сигналом и опорным сигна-

лом.

5. Установить значение напряжения опорного сигнала.

6. Провести измерение.

7. Повторить п.п. 1-6 для других видов сигналов.

8. Повторить п.п. 1-6 для одного из видов сигналов изменив значение

частоты дискретизации.

9. Повторить п.п. 1-6 при этом изменив разность фаз.

10. Повторить п.п. 1-6 для трех значений опорного сигнала.

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Знакомство с работой отладчика программ на ассемблере

TURBO DEBUGGER

3.1. Что такое язык ассемблера?

Язык ассемблера – это специфический язык программирования со вза-

имно однозначным соответствием между его операторами и командами про-

цессора. Язык ассемблера существует для каждого типа процессоров или це-

лого семейства процессоров. Это связано с тем, что команды на языке ас-

семблера должны иметь взаимно однозначное соответствие с системой ма-

шинных команд и должны быть согласованы с архитектурой компьютера.

Язык ассемблера для процессоров Intel имеет систему команд, понимаемую

различными процессорами производства Intel, такими как 8086, 8088, 80186,

80286, 80386, 80486, Celeron и Pentium.

Ассемблер – это программа, преобразовывающая исходные коды языка

ассемблера в машинные команды. Ассемблер может создавать листинг про-

граммы с номерами строк, адресами памяти, исходными операторами и таб-

лицей перекрёстных ссылок символов и переменных, используемых в про-

грамме. Совместно используемая с ассемблером программа – загрузчик соби-

рает отдельные файлы, созданные ассемблером, в единую выполняемую про-

грамму. В блок базовых программ входить также отладчик, позволяющий

программисту проверить и трассировать исполняемую программу и контро-

лировать содержимое памяти. Программы на языке ассемблера можно запус-

кать либо в операционной системе MS-DOS, либо непосредственно в Wind-

ous. Наиболее популярные для семейства процессоров Intel ассемблеры

MASM (Microsoft Assembler) и TASM (Borland Turbo Assembler). Язык ас-

семблера называется языком низкого уровня потому, что он очень близок к

машинному языку по своей структуре и выполняемым функциям. Каждая

команда ассемблера имеет взаимно однозначное соответствие с машинными

командами, что отличает его от языков высокого уровня, для которых харак-

терно то, что один оператор транслируется во множество машинных команд.

Микропроцессор понимает только машинные команды, которые он преобра-

зовывает непосредственно в управляющие сигналы. Машинный язык для се-

мейства Intel в своей основе имеет систему команд процессора 8086, которые

могут выполняться процессорами всех последующих модификаций. Такая

концепция называется совместимостью сверху вниз.

3.2. Разработка программы на языке ассемблера

Разработка программ на языке ассемблера требует большого внимания

и аккуратности. При этом необходимо последовательно выполнить следую-

щие этапы.

• поставить задачу и составить проект программы, на этом этапе полезно

составить блок-схему

• ввести команды программы в компьютер с помощью редактора

• оттранслировать программу с помощью ассемблера. Если ассемблер

обнаружит ошибки, исправить их в редакторе и оттранслировать про-

грамму заново.

• преобразовать результат работы ассемблера в исполняемый модуль с

помощью компоновщика.

• выполнить программу.

• проверить результаты. Если они не соответствуют ожидаемым, найти

ошибки с помощью отладчика. Данный этап называется отладкой и

обычно занимает большую часть времени, затрачиваемого на разработ-

ку программы.

Программа, написанная символическими мнемокодами, которые

используются в языке Ассемблер, представляет собой исходный модуль.

Для формирования исходного модуля применяют стандартные редакторы,

работающие в ASCII кодах, например, программу DOS EDIT. Затем с помо-

щью программы ассемблерного транслятора исходный текст транслируется в

машинный код, известный как объектная программа. Таким образом, функ-

цией ассемблера является преобразование исходной программы, доступной

восприятию человеком, в объектную программу, понятную человеку.

Операционная система может хранить программу в любом подходящем

месте памяти и освобождает разработчика от необходимости думать, куда её

поместить. Но чтобы этим воспользоваться, надо преобразовать оттрансли-

рованную программу в вид, позволяющий её перемещение. Такие программы

называются перемещаемыми. Они создаются с помощью компоновщика –

программы LINK, которая обязательно водит в комплект поставки ассембле-

ра. Программа LINK определяет все адресные ссылки для объектной про-

граммы, генерируя загрузочный модуль.

Компоновщик необходим также при написании большой программы.

Невозможно написать сложную программу как единое целое, поэтому такие

программы пишут по частям, которые потом можно собрать вместе с помо-

щью компоновщика. При этом можно использовать модули, написанные дру-

гими программистами, или ранее написанные и отлаженные модули.

Компоновщик должен вызываться для любой написанной программы,

даже если она состоит только их одного объектного модуля. Одномодульные

программы компоновщик сразу преобразует в перемещаемый модуль. Если

программа состоит из двух или большего количества модулей, то компонов-

щик сначала объединяет их, а затем преобразовывает результат в переме-

щаемый модуль.

Отладка программы выполняется под управлением программы TURBO

DEBUGGER. Наряду с другими функциями, TURBO DEBUGGER позволяет

отображать и изменять значения переменных, останавливать выполнение

программы в заданной точке или выполнять программу по шагам. Таким об-

разом, TURBO DEBUGGER является основным инструментом для поиска и

исправления ошибок в программе. Прежде, чем приступить к дальнейшим

действиям по изучению TURBO DEBUGGER, рассмотрим некоторые обяза-

тельные требования языка ассемблера.

3.3. Требования языка ассемблера

3.3.1. Комментарии в программах на ассемблере

Использование комментариев в программе улучшает ее ясность, осо-

бенно там, где назначение набора команд непонятно. Комментарий всегда

начинается на любой строке исходного модуля с символа «точка с запятой»

(;), и ассемблер полагает в этом случае, что все символы, находящиеся справа

от «;», являются комментарием. Комментарий может содержать любые пе-

чатные символы, включая пробел, занимать всю строку или следовать за ко-

мандой на той же строке, как показано в двух следующих примерах:

; эта строка полностью является комментарием.

ADD AX,BX ; комментарий вместе с командой.

Комментарии появляются только в листингах ассемблирования исход-

ного модуля и не приводят к генерации машинных кодов, поэтому можно

включать любое количество комментариев, не влияя на эффективность вы-

полнения программы.

3.3.2. Формат кодирования

Основной формат кодирования команд ассемблера имеет сле-

дующий вид:

[метка] команда [операнд(ы)]

Метка (если имеется), команда и операнд (если имеется) разделяются

по крайней мере одним пробелом или символом табуляции. Максимальная

длина строки – 132 символа. Примеры кодирования:

Метка Команда Операнд

COUNT DB 1 ; имя, команда, один операнд

MOV AX,0 ; команда, два операнда

Метки

Метка в языке Ассемблер может содержать следующие символы:

Буквы от A до Z и от a до z;

Цифры от 0 до 9;

Специальные символы знак вопроса (?);

точка (.) (только первый символ);

знак «коммерческое эт» (@);

подчеркивание ( _ );

доллар ($).

Первым символом в метке должна быть буква или специальный сим-

вол. Ассемблер не делает различия между заглавными и строчными буквами.

Максимальная длина метки – 31 символ. Примеры меток: COUNT, PAGE25,

$E10. Рекомендуется использовать описательные и смысловые метки. Все

имена регистров, например, AX, DI или AL – являются зарезервированными

и используются только для указания соответствующих регистров. Например,

в команде

ADD AX,BX

ассемблер автоматически знает, что AX и BX относятся к регистрам. Однако,

в команде

MOV REGSAVE,AX

ассемблер воспримет имя REGSAVE только в том случае, если оно будет оп-

ределено в сегменте данных.

Команда

Мнемоническая команда указывает ассемблеру, какое действие должен

выполнить данный оператор. В сегменте данных команда определяет поле,

рабочую область или константу. В сегменте кода команда определяет дейст-

вие, например, пересылка MOV или сложение ADD.

Операнд

Если команда специфицирует выполняемое действие, то операнд опре-

деляет начальное значение данных или элементы, над которыми выполняется

действие по команде. Байт CNTR определен в сегменте данных и имеет ну-

левое значение в следующем примере:

CNTR DB 0 ; определить байт с нулевым значением

Команда может иметь один или два операнда или вообще быть без операн-

дов. Рассмотрим следующие три примера:

Команда Операнд Комментарий

RET ; нет операндов.

INC CX ; увеличить CX (один операнд).

ADD AX,12 ; прибавить 12 к AX (два операнда).

Метка, команда и операнд не обязательно должны начинаться с ка-

кой-либо определенной позиции в строке. Однако рекомендуется запи-

сывать их в колонку для большего удобства при чтении программы.

3.3.3. Директивы ассемблера

Ассемблер имеет ряд операторов, которые позволяют управлять про-

цессом ассемблирования и формирования листинга. Эти операторы назы-

ваются псевдокомандами или директивами. Они действуют только в процес-

се ассемблирования программы и не генерируют машинных кодов. Наиболее

часто используемые в наших программах директивы приведены в приложе-

нии 2.

Директивы управления листингом: PAGE и TITLE

Ассемблер содержит ряд директив, управляющих форматом печати

(или листинга). Директивы PAGE и TITLE можно использовать в любой про-

грамме.

Директива PAGE

В начале программы можно указать количество строк, распечатывае-

мых на одной странице, и максимальное количество символов на одной стро-

ке. Для этой цели служит директива PAGE. Данной директивой устанавлива-

ется формат 60 строк на страницу и 132 символа в строке:

PAGE 60,132

Количество строк на странице может быть в пределах от 10 до 255, а симво-

лов в строке – от 60 до 132. По умолчанию в ассемблере установлено PAGE

66,80.

Предположим, что счетчик строк установлен на 60. В этом случае ас-

семблер, распечатав 60 строк, выполняет прогон листа на начало следующей

страницы и увеличивает номер страницы на единицу. Кроме того, можно за-

ставить ассемблер сделать прогон листа на конкретной строке, например в