Εργαστηριακή Άσκηση: Προσομοίωση Καταχωρητή Ολίσθησης 4-bit SISO στο DigiSim.io
Μάθημα: Εργαστήριο Ψηφιακών Ηλεκτρονικών
Τάξη: Γ' ΕΠΑΛ (Τομέας Ηλεκτρονικής)
Ονοματεπώνυμο: ______________________________________
1. Σκοπός της Άσκησης
- Η εξοικείωση με τη δομή του καταχωρητή SISO (Serial-In, Serial-Out).
- Η κατανόηση της μεταφοράς δεδομένων bit προς bit (ολίσθηση).
- Η παρατήρηση της καθυστέρησης της πληροφορίας σε σχέση με το ρολόι (Clock).
2. Απαιτούμενα Εργαλεία
- Ηλεκτρονικός υπολογιστής ή tablet με πρόσβαση στο διαδίκτυο.
- Πλοηγός ιστού (Chrome, Firefox, Safari κ.λπ.).
- Ο διαδικτυακός εξομοιωτής ψηφιακών κυκλωμάτων DigiSim.io.
3. Διαδικασία Εκτέλεσης (Βήμα-Βήμα)
Βήμα 1: Άνοιγμα του Εξομοιωτή
- Ανοίξτε τον browser και μεταβείτε στην ιστοσελίδα: https://digisim.io
- Επιλέξτε να δημιουργήσετε ένα νέο κενό κύκλωμα (Create Blank Circuit).
Βήμα 2: Τοποθέτηση των Εξαρτημάτων
Από την αριστερή εργαλειοθήκη (Component Library), βρείτε και σύρετε στην επιφάνεια εργασίας τα εξής:
- 4 Flip-Flops τύπου D (D-FF): Θα τα βρείτε στην κατηγορία Sequential Logic ή Flip-Flops. Τοποθετήστε τα στη σειρά από αριστερά προς τα δεξιά (FF₀, FF₁, FF₂, FF₃).
- 1 Διακόπτη (Toggle Switch): Αυτός θα αποτελέσει τη Σειριακή Είσοδο (Serial Input - SI).
- 1 Παλμογεννήτρια / Πλήκτρο (Clock / Push Button): Αυτό θα αποτελέσει το χειροκίνητο ρολόι (CLK).
- 4 Ενδεικτικά LED (ή Probes): Τοποθετήστε τα πάνω από κάθε Flip-Flop για να βλέπετε τις εξόδους Q₀, Q₁, Q₂, Q₃.
Βήμα 3: Συνδεσμολογία του Κυκλώματος
Συνδέστε τα εξαρτήματα με τα καλώδια ακολουθώντας τις παρακάτω οδηγίες:
- Σειριακή Είσοδος: Συνδέστε τον διακόπτη (SI) στην είσοδο D του πρώτου Flip-flop (FF₀).
- Σύνδεση σε Σειρά:
- Συνδέστε την έξοδο Q του FF₀ στην είσοδο D του FF₁.
- Συνδέστε την έξοδο Q του FF₁ στην είσοδο D του FF₂.
- Συνδέστε την έξοδο Q του FF₂ στην είσοδο D του FF₃.
- Κοινό Ρολόι: Συνδέστε το πλήκτρο (CLK) στις εισόδους ρολογιού (σύμβολο τριγώνου) και των 4 Flip-Flops (παράλληλη σύνδεση).
- Ενδείξεις: Συνδέστε την έξοδο Q κάθε Flip-Flop στο αντίστοιχο LED. Το LED του FF₃ είναι η τελική Σειριακή Έξοδος (Serial Output - SO).
4. Πειραματικό Μέρος & Καταγραφή Παρατηρήσεων
Δοκιμή Α: Μηδενισμός Καταχωρητή
- Γυρίστε τον διακόπτη εισόδου (SI) στη θέση 0.
- Πατήστε το πλήκτρο CLK 4-5 φορές συνεχόμενα.
- Παρατήρηση: Τι συνέβη στα LED;
____________________________________________________________________________________
Δοκιμή Β: Εισαγωγή του bit "1"
- Γυρίστε τον διακόπτη εισόδου (SI) στη θέση 1.
- Πατήστε το πλήκτρο CLK μία μόνο φορά.
- Παρατήρηση: Ποιο LED άναψε; Ποια είναι η κατάσταση των υπόλοιπων LED;
____________________________________________________________________________________
Δοκιμή Γ: Ολίσθηση Δεδομένων (Σειρά 1011)
Θέλουμε να εισάγουμε τη σειρά δεδομένων 1011 (το δεξί bit μπαίνει πρώτο, δηλαδή η σειρά εισαγωγής είναι: 1, μετά 1, μετά 0, μετά 1).
Ακολουθήστε τα βήματα και συμπληρώστε την κατάσταση των LED (Αναμμένο = 1, Σβηστό = 0):
- Βάλτε SI = 1. Πατήστε CLK μία φορά.
- LED0 (Q₀): ____ | LED1 (Q₁): ____ | LED2 (Q₂): ____ | LED3 (Q₃ - Έξοδος): ____
- Βάλτε SI = 1. Πατήστε CLK άλλη μία φορά.
- LED0 (Q₀): ____ | LED1 (Q₁): ____ | LED2 (Q₂): ____ | LED3 (Q₃ - Έξοδος): ____
- Βάλτε SI = 0. Πατήστε CLK άλλη μία φορά.
- LED0 (Q₀): ____ | LED1 (Q₁): ____ | LED2 (Q₂): ____ | LED3 (Q₃ - Έξοδος): ____
- Βάλτε SI = 1. Πατήστε CLK άλλη μία φορά.
- LED0 (Q₀): ____ | LED1 (Q₁): ____ | LED2 (Q₂): ____ | LED3 (Q₃ - Έξοδος): ____
5. Ερωτήσεις Συμπερασμάτων
- Στο τέλος του βήματος 4 (μετά από 4 παλμούς), πού βρίσκεται αποθηκευμένος ο αριθμός 1011; Εμφανίστηκε ολόκληρος στην τελική έξοδο;
____________________________________________________________________________________
- Πόσους επιπλέον παλμούς ρολογιού πρέπει να δώσετε τώρα, ώστε να "βγει" όλη η πληροφορία 1011 από την τελική έξοδο (Q₃);
____________________________________________________________________________________