При запуске любой программы в ОС Windows, на экране появляется окно с множеством кнопок, разделов меню, окон редактирования, списков и т.п. Всё это - объекты. Они ожидают событий - нажатия пользователем клавиши, кнопки мыши, перемещения курсора и т.д. При совершении подобного события, объект получает сообщение и может как-то отреагировать: выполнить некоторые вычисления, свернуть или закрыть окно, занести символ в окно редактирования.

Второй подход - использование языка программирования (ЯП) «С», яваляющегося ЯП среднего уровня. Применение ЯП высокого уровня приводит к росту объёма программы. В свою очередь ЯП низкого уровня, при небольшом объёме исходных кодов, является сложным для написания подобной программы в связи с тем, что он непосредственно работает с командами процессора с учетом логики его работы. ЯП среднего уровня использует преимущества двух других типов ЯП, в этом причина его популярности.

Объектно-ориентированный язык (ООЯ) С++ объединяет в себе перечисленные подходы. Данный ЯП выбран для написания программы. Удобную среду программирования для С++ предоставляет фирма производитель ПО Borland. Среда называется С++ Builder 6.

Рис.1 Логотип среды программирования Borland С++ Builder 6

1.3.2 Структура программы

Рис.2 Окно программы

Программа включает следующие объекты:

1) окна:

- окно-заставка;

- главное окно;

- окно логического анализатора;

- окно «О программе»;

2) объекты окна (кнопки, меню, списки и пр.);

3) объекты устройств (интегральные микросхемы (ИМС), дополнительные устройства, соединения и т.п.).

Физически все перечисленные объекты находятся в модулях. Модуль включает два файла с расширениями «.h» и «.cpp», первый из них объявляет класс, а второй описывает его.

30

Рис.3 Иерархия классов программы

Каждый объект является экземпляром класса, т.е системой, созданной по «правилам» класса. Класс имеет свойства и методы. Свойства служат для изменения закрытых переменных класса, а методы являются функциями, имеющими доступ к закрытым переменным своего класса.

1.3.3 Принцип работы программы

Принцип работы программы наглядно иллюстрируется примером передачи кнопкой сигнала индикатору (предполагается, что эти два устройства между собой связаны). Нажатие кнопки левой клавишей мыши означает срабатывание события кнопки. Обработка этого события включает следующие этапы:

- изменение рисунка кнопки (создание визуального эффекта утопленной кнопки);

- изменение внутреннего состояния кнопки (с 0 на 1);

- отправка сигнала от кнопки по всем имеющимся соединениям;

- отправка сигнала от соединения к индикатору;

- «оценка» индикатором типа полученного сигнала (0 или 1);

- изменение внутреннего состояния индикатора, затем - обновление рисунка.

Заключение

Результаты произведённой работы свидетельствует о достаточной полноте решения поставленных задач. Использование предлагаемой разработки в учебном процессе уже охватывает 28 учебных часов по двум изучаемым дисциплинам. Возможно дальнейшее увеличение количества учебного времени, обеспечиваемого применением данной программы, за счёт использования её при изучении других предметов. Курсанты с искренним интересом относятся к занятиям, позволяющим самостоятельно составить принципиальную схему исследуемого устройства и тут же, на практике, убедиться в его работоспособности.

Отличительной особенностью последнего варианта разработанной программы явилась возможность проверки работы исследуемых устройств не в статическом режиме, посредством подачи одиночных импульсов, а в динамике. Решение данной задачи осуществилось посредством введения в тело программы виртуального генератора импульсов и 128-канального логического анализатора с памятью на 256 логических перепадов.

Проявленный учащимися интерес к используемому программному обеспечению облегчил работу преподавателя, позволил повысить качество знаний, получаемых курсантами.

Возможности применения предлагаемого ПО не ограничиваются учебными заведениями. Оно может использоваться в научно-исследовательских институтах военного и гражданского профиля, а также на производстве.

Литература

1. Архангельский А.Я. Программирование в C++ Builder 6., М.: Бином, 2004. 1152 с.

2. Шилдт Герберт. Полный справочник по С++, 4-е издание. : Пер. с англ. М. : Издательский дом “Вильямс”, 2004. 704 с.

3. Шило В. Л. Популярные микросхемы ТТЛ. М: “Аргус”, 1993. - 64 с.: ил.

4. Лебедев О.Н. и др. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти: Справочник. М.: Радио и связь, 1999. 248 с.: ил.

5. Бунтов В.Д., Макаров С.Б. Цифровые и микропроцессорные радиотехнические устройства: Учеб. Пособие. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2005. 399 с.

Приложение 1

Рис.4 Рабочее поле программы

Приложение 2

Главное меню

Рис.5 Позиция «Файл».

Включает в себя следующие опции:

- Новый проект

- Открыть проект

- Лабораторные работы (открывается соответствующая директория)

- Примеры (заранее собранные схемы)

- Сохранить

- Сохранить Как…

- Выйти

(Все опции имеют стандартное назначение).

Приложение 3

Рис.6 Позиция «Вид».

Включает в себя следующие опции:

- Последняя дорожка (соединение)

(Отображается лишь оно - рекомендуется при составлении сложных схем, когда в связи с большим числом соединений бывает трудно наблюдать сам факт проведения соединения).

- Цветные дорожки

(Соседние соединения отображаются разными цветами. В программе задано шестнадцать цветов, однако, возможно увеличение их количества. Использование данной опции удобно для наглядного просмотра соединений при составлении сложных схем.)

- Удалить дорожки

(Удаляются все соединения).

- Подсветка ножек

(Выделяются красным цветом все выходы, питание и «земля». Рекомендуется для предотвращения попытки соединения двух выходов микросхем, не обладающих Z-состоянием.)

- Сетка

(Может быть вызвана на рабочее поле - рекомендуется для более точного позиционирования элементов и придания схеме более эстетичного вида).

- Список объектов

(Возможность его удаления позволяет расширить рабочее поле).

- Панель кнопок

(Возможность удаления пиктографического меню - также ведёт к расширению рабочего поля).

- Информационная панель

(Возможность удаления подсказки в низу экрана).

- Цвет

(Выбор цвета рабочего поля).

Приложение 4

Рис.7 Позиция «Инструменты».

Включает следующие опции:

- Генератор

(Вызов генератора. Используется виртуальный четырёхфазный генератор со сдвигом фаз на 1800. Имеется возможность дискретного изменения его частоты от 0,5 Гц до 10 МГц. Также допускается генерация конечного числа импульсов, количество которых задаётся в специально вызываемом меню.)

- Логический анализатор

(Вызывается только после вызова генератора. Имеет практически неограниченное число каналов (из-за ограничений рабочего поля - до 128). Имеет внутреннюю память - запоминает до 256 перепадов импульсов. При необходимости данный параметр легко увеличить.)

Приложение 5

Рис.8 Позиция «Помощь».

- Справочник микросхем

- О программе

(Все опции имеют стандартное назначение. В программу введён электронный справочник микросхем, включающий микросхемы, используемые разработкой. Введение данной опции существенно экономит учебное время, поскольку отпадает необходимость выдачи справочного материала.)

Приложение 6

Рис.9 Пиктографическое меню

Все основные команды главного меню представлены в пиктографическом меню под ним. В пиктографическом меню представлены лишь те команды, использование которых происходит наиболее часто:

- Новый проект

- Открыть проект

- Сохранить

- Сетка

- Цветные линии

- Последнее соединение

- Подсветка выходов

- Генератор

- Логический анализатор

- Справочник микросхем

Приложение 7

Рис.10 Вкладки

В работе программы используются две основные вкладки: «Микросхемы» и «Дополнительно».

- Вкладка «Микросхемы» позволяет вывести на рабочее поле любую из микросхем, представленных деревом объектов.

Для этого открывается соответствующий класс микросхем, нужная микросхема помечается левой кнопкой мыши и, не отпуская её, «перетаскивается» на рабочее поле. Допускаются неоднократные вызовы одной и той же микросхемы.

- Вкладка «Дополнительно» позволяет вывести на рабочее поле переключатели (из 0 в 1), кнопки, индикаторы четырёх цветов, надпись, напряжения логического нуля и логической единицы.

Приложение 8

Рис.11 Вызванная микросхема совместно с индикаторными и вспомогательными устройствами

1. - рабочая область (поле);

2 - соединение (дорожка) - графическая линия, соединяющая ножки устройств.

3 - объект (интегральная микросхема или вспомогательное устройство).

Приложение 9

Работа с программой

Рис.12 Перемещение и удаление

Вызванный объект (микросхему, вспомогательный элемент или надпись) можно переместить или удалить, наведя на него курсор, нажав правую кнопку мыши, и, выбрав левой кнопкой нужное действие. При перемещении возникает передвигаемый мышью контурный образ объекта. Фиксация нового положения объекта осуществляется передвижением курсора (не нажимая кнопок мыши) на новое место с последующим нажатием левой кнопки.

Приложение 10

Рис.13 Выполнение соединений

Производится левой кнопкой мыши при нажатии и удержании кнопки. Соединение производится от выхода ко входу.

Удаление соединений аналогично удалению объекта. При наведении курсора на соединение оно маркируется (становится чёрным). Удаление объекта возможно только после удаления всех его соединений.

Приложение 11

Создание надписи

Во вкладке «Дополнительно» выбирается позиция «Подпись». Не отпуская левой кнопки мыши, выбранная позиция перетаскивается на рабочее поле программы. В той точке рабочего поля, где будет отпущена кнопка мыши, появится надпись. В появившееся при отпускании кнопки окно ввести текст надписи и нажать кнопку «ОК».

Перемещение надписи аналогично перемещению микросхемы.

Приложение 12

В качестве практических рекомендаций по применению предлагаемого ПО приведём лишь одну из методических разработок для проведения лабораторных работ (разработка приводится с некоторыми сокращениями).

Лабораторное занятие №1

Логический узел на элементах ТТЛ

Предмет исследования: Логические схемы на элементах ТТЛ (серии: К 155, К 531, К 555, КР 1533, КР 1531)

Цели занятия:

1. Уяснить процессы прохождения сигналов в логических схемах на элементах ТТЛ.

2. Приобрести необходимые навыки в сборке цифровых схем.

3. Практически ознакомиться с работой логических вентилей.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомление с работой стенда:

1.1. Проделать все действия, предусмотренные в разделе «Краткие теоретические сведения» (раздел не приводится).

1.2. Ознакомиться с работой электронного справочника микросхем, изучить назначение выводов исследуемых логических вентилей ознакомиться с УГО изучаемых микросхем.

1.3. Вызвав одну из микросхем на экран и, удобно расположив её (например, микросхему 155ЛИ1 - 2И), виртуально «собрать» на экране схему включения логического элемента (Рис.14). Желательно в верхней части рабочего поля помещать индикаторные элементы, под ними - микросхемы, а в нижней части - вспомогательные элементы.

1.4. Продемонстрировать преподавателю работу данной схемы.

1.5. Составить таблицу истинности рассмотренного вентиля:

Табл.1

1.6. Добавив к вентилю микросхемы 155ЛИ1 логический инвертор (микросхема 155ЛН1), построить схему инвертирующего вентиля:

1.7. Продемонстрировать преподавателю работу данной схемы.

1.8. Составить аналогичную п.1.3. таблицу и занести схему включения и таблицу в отчёт

2. Построение логических функций с использованием заданных микросхем:

2.1. Используя заданные микросхемы: 1533ЛИ1 (2И), 1533ЛЛ1 (2ИЛИ), 1533ЛН1 (НЕ), 1533ЛА3 (2И-НЕ), составить схемы, реализующие логические функции, соответствующие своему варианту.

2.2. Построить в отчёте логическую схему, соответствующую своему варианту и показать её преподавателю.

2.3. «Собрать» на экране схему, соответствующую своему варианту.

2.4. Составить таблицу истинности «собранной» схемы и занести её в отчёт. Результаты показать преподавателю.

3. Проверка теоремы де Моргана.

3.1. Для чётных вариантов:

Используя вентили И и НЕ построить схему вентиля ИЛИ, «собрать» её и составить таблицу истинности.

Для нечётных вариантов:

Используя вентили ИЛИ и НЕ построить схему вентиля И, «собрать» её и составить таблицу истинности.

3.2. Поменять чётные и нечётные варианты и повторить действия.

Таблицы истинности и схемы занести в отчёт.

4. Построение одноразрядного управляемого инвертора.

(В зависимости от управляющего сигнала информационный сигнал либо поступает со входа на выход без изменения, либо инвертируется)

4.1. Используя три логических вентиля: И-НЕ, ИЛИ, И, спроектировать указанную схему и показать её преподавателю.

4.2. «Собрать» составленную схему.

4.3. Составить таблицу истинности управляемого инвертора и вместе со схемой занести в отчёт.

Страницы: 1, 2