Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
А) 7 С) 1 В) D) 9 № 7. Найдите область значения функции А) С) В) D) 8. Найдите период функции А) С) В) D) 9....полностью>>
'Документ'
1.1. Настоящее Положение регламентирует организацию и проведение XLII Всероссийского фестиваля авторской песни имени Валерия Грушина (далее - Фестивал...полностью>>
'Пояснительная записка'
Примерный учебный план специальных (коррекционных) образовательных учреждений VIII вида разработан на основе федерального базисного учебного плана спе...полностью>>
'Документ'
Под теплоснабжением понимают обеспечение теплотой потребителей, осуществляемое системой теплоснабжения. Теплота передается с помощью теплоносителей, в...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Лабораторная работа №1

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ

Целью работы является освоение основных этапов синтеза комбинационных схем типовых узлов вычислительной техники с использованием механизма имитационного моделирования программы EWB-Multisim.

1. Основные положения

Существующие электронные схемы принято делить на два класса - аналоговые и цифровые. Аналоговые схемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции (это различного рода усилители, генераторы, модуляторы, фильтры и т.д.). Цифровые схемы оперируют с сигналами, изменяющимися по закону дискретной функции. При этом в большинстве случаев эта функция является двоичной, так как возможные её значения определяются символами двоичного алфавита: 0 или 1. Этим дискретным значениям в схеме соответствуют два хорошо различающихся уровня напряжения: высокий или H-уровень (high - высокий) и низкий или L-уровень (low - низкий). Величины H- и L- уровней зависят только от типа используемой транзисторной технологии и, например, для TTL- технологии они составляют

UH  2,4 В (типовые 3,4 В), UL  0,4 В (типовые 0,2 В).

В свою очередь электронные схемы в вычислительной технике по принципу функционирования принято делить на два типа - комбинационные и последовательностные (цифровые автоматы).

Комбинационной называют схему с n входами и m выходами, для которой совокупность выходных сигналов в данный момент времени полностью определяется совокупностью входных сигналов для этого же момента времени и не зависит от входных сигналов, действующих в предыдущие моменты времени. Последнее замечание отличает комбинационную схему от цифровых автоматов, которым посвящены последующие работы.

Задача анализа комбинационных схем сводится к нахождению системы логических (булевых) функций, определяющих логику работы такой схемы.

Синтез является задачей, обратной анализу, и заключается в построении комбинационной схемы по заданным условиям работы. Эти условия определяют количество входов и выходов схемы, а также закон соответствия двоичных наборов входных и выходных переменных (сигналов).

В общем случае можно выделить несколько этапов синтеза:

  1. Формирование логических условий работы рассматриваемой схемы или узла путём составления таблицы истинности для каждого из выходов комбинационной схемы.

  2. Получение по таблице истинности или на основании использования методов минимизации минимальных нормальных форм в дизъюнктивной или конъюнктивной форме (ДНФ или КНФ).

  3. Преобразование минимальных нормальных форм к виду, соответствующему выбранному (или заданному) набору логических элементов (логическому базису).

  4. Построение комбинационной схемы.

Применительно к данному лабораторному практикуму этот перечень нужно дополнить этапом исследования (моделирования) комбинационной схемы «на рабочем столе» программы Electronics Workbench на предмет проверки правильности её функционирования.

При выполнении практической работы по синтезу комбинационной схемы некоторые этапы могут быть опущены или видоизменены. Так, работа функционального узла может быть задана уже в формализованном виде с помощью системы булевых функций. Не всегда актуальным является и этап минимизации, т.к. комбинационную схему можно реализовать не на основе логических элементов, а используя постоянные запоминающие устройства или программируемые логические матрицы.

2. Индивидуальные задания

Индивидуальные задания к работе включают синтез комбинационных схем практически важных функциональных узлов, использующихся в схемотехнике вычислительных устройств. В зависимости от сложности задачи (или её недостаточной освещённости в рекомендуемой литературе) после формулировки задания даются краткие пояснения, следуя которым можно решить поставленную задачу. Выбор логического базиса для реализации схемы осуществляется самостоятельно из состава элементов программы Electronics Workbench.

Общее замечание к выполнению заданий. Предложенные для синтеза функциональные узлы относятся к комбинационным схемам с несколькими выходами, каждый из которых описывается своей булевой функцией. Поэтому оптимальная схема узла может быть получена лишь при совместной минимизации системы булевых функций (см. соответствующий раздел математической логики), выявляющей общие компоненты (простые импликанты) для различных объединений их этих функций.

Задание 1. Пятиразрядный преобразователь прямого кода в дополнительный и обратно (один разряд знаковый, четыре - цифровых).

ПОЯСНЕНИЯ к решению [Л.2].

Сопоставление прямого и дополнительного кодов показывает, что последний (для отрицательных чисел) отличается от первого инверсными значениями старших цифровых разрядов после первого справа разряда, содержащего "1". Младший цифровой и знаковый разряд всегда остаётся равными для обоих кодов. Данное правило, применительно к n-разрядному коду (ai - разряд числа на входе преобразователя, bi - на выходе), можно записать в следующем виде ((n-1)-й - знаковый разряд):

bi = ai  (ai-1 V...V a0), i = n-2, n-3, ,1 и

bi = ai , для i = 0; n-1.

Для положительных чисел:

bi = ai, i = n-1, ,0.

Схема должна быть единой и выполнять предписанные ей функции независимо от того, какие числа подаются на её вход - положительные или отрицательные в каком-либо из рассматриваемых кодов.

Задание 2. Приоритетный шифратор PRCD (83) для преобразования 8-разрядного входного кода в двоичный код числа i, где i - номер позиции старшей единицы во входном коде.

а7

а6

а5

а4

а3

а2

а1

а0

GS

A2

A1

A0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

x

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

x

x

1

0

1

0

.

.

.

0

1

x

x

x

x

x

x

1

1

1

0

1

x

x

x

x

x

x

x

1

1

1

1

а) б)

Рис. 1.1 Приоритетный шифратор 83(а) и таблица истинности его работы(б)

ПОЯСНЕНИЯ к решению [Л.3].

Получение минимальной формы для каждой из функций приоритетного шифратора рис. 1.1 с помощью классических методов минимизации вызывает затруднение, так как число аргументов функции n=8. Однако минимальные формы можно быстро получить, используя два правила из булевой алгебры:

  • правило склеивания xy V x = x;

  • следствие из дистрибутивного закона

x V y = x V y.

Так, например, применяя первое правило к отмеченной строке таблицы истинности для А1, можно получить импликанту , а их совместное использование для двух последних строк позволяет получить

а7 V = a7 V a6.

Итак, следуя данным рекомендациям, вы быстро определите минимальные формы для каждой из функций. В виду некоторой сложности функций для выходов А2, А1, и А0 построение схемы моделирования в программе EWB-Multisim произвести с использованием подсхем для названных выше функций.

Работу схемы сравнить с интегральной схемой SN 74148 приоритетного шифратора 8→3 (отечественный аналог 155ИВ1). В библиотеке EWB интегральная схема SN 74148 с ее входами и выходами выглядит следующим образом:

Hазначение входов и выходов:

0…7 – параллельные адресные входы;

А0…А2 – выходы, на которых появляется;

двоичный код, пропорциональный номеру входа;

Е1 – разрешающий вход, который позволяет сделать

адресные входы не активными (при Е1=1);

Е0 – разрешение по выходу;

GS – групповой сигнал;

VCC – питание;

GND – земля.

Рис. 1.2 Приоритетный шифратор 83.

В схеме шифратора SN 74148 все входы и выходы по умолчанию считает инверсными, поэтому таблица состояния шифратора выглядит следующим образом:

Е1

0

1

2

3

4

5

6

7

GS

A0

A1

A2

Е0

1

х

х

х

х

х

х

х

х

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

х

х

х

х

х

х

х

0

0

0

0

0

1

0

х

х

х

х

х

х

0

1

0

1

0

0

1

0

х

х

х

х

х

0

1

1

0

0

1

0

1

0

х

х

х

х

0

1

1

1

0

1

1

0

1

0

х

х

х

0

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

х

х

0

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

х

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

Рис. 1.3 Таблица истинности работы шифратора SN 74148

Задание 3 включает две части:



Похожие документы:

  1. «Анализ и синтез комбинационных схем с одним выходом»

    Документ
    Лабораторная работа № 1 «Анализ и синтез комбинационных схем с одним выходом» Цель работы изучение принципов построения комбинационных (логических) схем путем осуществления следующих действий ...
  2. Оссийской федерации московский государственный инженерно-физичес­кий институт (технический университет) Гуров В. В. Синтез комбинационных схем в примерах и решениях Москва 2001

    Документ
    ... с целью получения такого ... Дальнейшая работа с полученой ... Поспелов Д.А.. Логические методы анализа и синтеза схем. – М.: Энергия, 1974 ... Синтез комбинационных схем в примерах и решениях Москва 2001 Валерий Валентинович Гуров Синтез комбинационных схем ...
  3. Основная образовательная программа специальность 230113 Компьютерные системы и комплексы (указывается код и наименование направления подготовки (специальности))

    Основная образовательная программа
    ... иные тренинги) в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся ... уметь:       выполнять анализ и синтез комбинационных схем;       проводить исследования работы цифровых устройств и проверку ...
  4. Счетчики. Анализ и синтез

    Документ
    ... работа № 3 Счетчики. Анализ и синтез 1. Цель работы Знакомство с принципом действия счетчиков различных типов. Овладение методикой синтеза ... включающей триггеры со счетным входом T и комбинационную схему, формирующую функции возбуждения fi для ...
  5. 1. Цель работы Изучение функционирования и схемных разновидностей триггеров

    Документ
    ... работа №2 ТРИГГЕРЫ 1. Цель работы Изучение функционирования и схемных разновидностей триггеров. Анализ простейших цифровых схем ... е). Однако в практике синтеза цифровых автоматов важным является ... исследовании комбинационных схем. При сборке схем следует ...

Другие похожие документы..