Интегральные микросхемы
Обратная и прямая импликация, синтез комбинационной схемы КС. Разработка схемы двоично-десятичного сумматора на основе микросхем и логических элементов. Разработка циклического генератора, таблица смены его состояний. Программируемая логическая матрица.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.01.2015 |
| Размер файла | 627,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
1. Обратная и прямая импликация
Выполнить обратную импликацию для нулевого C0 и единичного C1 значений на выходе комбинационной схемы КС (рисунок 1), элементы которой заданны в таблице 1. Выполнить прямую импликацию для входного набора Т, заданного в таблице 1, используя кубы покрытий C0 и C1 КС, сформированные при выполнении обратной импликации.
Рисунок 1 - Комбинационная схема КС
Таблица 1. Варианты заданий
|
НОМЕР ВАРИАНТА |
1 |
2 |
3 |
Т |
|
|
10 |
И |
ИЛИ-НЕ |
Искл. ИЛИ |
1111 |
|
x1 x2 x3 x4 |
x5 x6 |
x7 |
Примечания |
|
|
X X X X |
X X 0 0 1 1 |
0 0 0 |
Исходный вектор доопределения Т, Lc = 7 C01 (линия 7, элемент Искл. ИЛИ) C02 (линия 7, элемент Искл. ИЛИ) |
|
|
X X X X Х Х Х Х 1 0 0 1 1 1 0 0 |
0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 |
0 0 0 0 |
T1 = TC01, Lc = 6 T2 = TC02, Lc = 6 C01 (линия 6, элемент ИЛИ-НЕ ) C02 (линия 6, элемент ИЛИ-НЕ ) C03 (линия 6, элемент ИЛИ-НЕ ) |
|
|
X X 1 Х X X Х 1 1 1 0 0 0 X X 0 1 1 0 0 |
0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 |
0 0 1 |
T1 = T1C01, Lc = 5 T2 = T1C02, Lc = 5 T3 = T2C03, Lc = 5 C01 (линия 5, элемент И ) C02 (линия 5, элемент И) C03 (линия 5, элемент И) |
|
|
0 X 1 Х X 0 1 Х 0 X X 1 X 0 X 1 1 1 0 0 |
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 |
0 0 0 0 0 |
T4 = T1C01 T5 = T1C02 T6 = T2C01 T7 = T2C02 T8 = T3C03 |
Аналогично:
Прямая импликация
Условие принадлежности Т одному из КП можно сформулировать следующим образом:
ТC0 = Т или ТC1 = Т
|
Выход элемента (Y) = |
0, если входной набор ТC0; |
||
|
1, если входной набор ТC1; |
|||
|
X, если Т не принадлежит ни C0, ни C1. |
Т = 1111 C01 (0X1X) = Т = 1111 C02 (0XX1) = Т = 1111 C03 (X01X) = Т = 1111 C04 (X0X1) =
Т = 1111 C05 (1100) = Т = 1111 C11 (11X1) = 1111 Т = 1111 C12 (XX1Х) = 1111
Т = 1111 C13 (X000) = Т = 1111 C04 (0Х00) =
Отсюда Х7 = 1
2. Синтез комбинационной схемы
На основе мультиплексора из 4 в 1 типа К555КП2 и простых логических элементов этой серии синтезировать комбинационную схему, воспроизводящую булеву функцию от 4-х входных переменных и принимающую истинное значение на тех номерах наборов входных переменных, которые указаны в таблице вариантов (см. табл. 2). На остальных наборах с 0 до 15 функция принимает ложное значение. Перебрать все возможные варианты распределения входных переменных между адресными и информационными входами и найти оптимальный вариант по критерию минимального расхода логических элементов, используемых для возбуждения информационных входов мультиплексора.
Таблица 2. Варианты заданий
|
10 |
||
|
Номера наборов, на которых булева функция принимает истинное значение |
0,3, |
|
|
4,7, |
||
|
8,9, |
||
|
11,12 |
Микросхема К555КП2 имеет вид:
Составим таблицу выходной функции:
|
A |
B |
C |
D |
Y |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
||
|
0 |
0 |
1 |
0 |
||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
||
|
0 |
1 |
1 |
0 |
||
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
||
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
||
|
1 |
1 |
1 |
1 |
||
|
AB |
00 |
01 |
11 |
10 |
|
|
CD |
|||||
|
00 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
01 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
11 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Рисунок 3.1-А1А0 = АВ, минимизация по CD |
Рисунок 3.2-А1А0= АС, минимизация по ВD |
Рисунок 3.3-А1А0 = АD, минимизация по ВC |
Получим:
По АВ:
По АС:
По АD:
|
Рисунок 3.4 - А1А0 = ВС, минимизация по АD |
Рисунок 3.5 - А1А0 = ВD, минимизация по АС |
Рисунок 3.6 - А1А0 = СD, минимизация по АВ |
|
AB |
00 |
01 |
11 |
10 |
|
|
CD |
|||||
|
00 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
01 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
11 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
По BC:
По BD:
По CD:
Используем последнюю минимизацию, так как она самая удобная для реализации.
Полученная схема
3. Схема сумматора
На основе микросхем К555ИМ6 и логических элементов этой же серии разработать схему одного разряда двоично-десятичного сумматора. Используемый двоично-десятичный код (ДДК) определяется номером варианта, указанном в таблице 3.
Продолжение таблицы 3
|
Номер варианта |
10,20 |
|
|
ДДК |
8,4,2,1 + 4 |
Если ДДК не обладает свойством аддитивности, то необходимо разработать схемы преобразователей заданного ДДК в аддитивный ДДК.
Кодирование цифр в данном коде:
|
Десятичное число |
Входной код |
Выходной код |
|||||||
|
х3 |
х2 |
х1 |
х0 |
z3 |
z2 |
z1 |
z0 |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Микросхема К555ИМ6 суммирует числа с получением двоичного кода. Для преобразования в двоично-десятичный сумматор требуется схема коррекции, которые приведены в справочниках по цифровой технике. Пример такой схемы, рекомендованной в технической литературе:
Свойство аддитивности заключается в том, что ДДК суммы десятичных цифр должен быть равен сумме ДДК слагаемых или отличаться от нее на некоторую константу. Таким свойством обладают, например, ДДК с весами 8, 4, 2, 1 и (8, 4, 2, 1) + , где - целое число, называемое избытком.
Чтобы получить на выходе сложение в коде 8421+4 не требуется других дополнительных схем, так как данный код обладает свойством аддитивности.
4. Разработка генератора циклического
На основе 4-х разрядного универсального регистра К555ИР11, работающего в режиме сдвига в сторону старших разрядов, и логических элементов этой же серии разработать генератор циклической последовательности, указанной в таблице вариантов (см. таб. 4)
Таблица 4. Варианты заданий
|
Вариант заданий |
10, 26 |
|
|
Последовательность смены состояний |
S1, S2, S5, S11, S6, S12, S8, S1 |
При решении этой задачи используем общую функциональную схему такого вида генераторов.
Обобщенная функциональная схема генератора циклических последовательностей на основе 4 - х разрядного сдвигового регистра
Сдвиг информации в этой схеме происходит автоматически с поступлением каждого тактирующего импульса, а информация, заносимая в младший разряд регистра, зависит от структуры комбинационной схемы (КС). Таким образом, проектирование генератора сводится к синтезу КС, обеспечивающей заданную последовательность смены состояний регистра. По условию генератор должен генерировать последовательность S1, S2, S5, S11,
S6, S12, S8, S1. Составим таблицу смены состояний генератора (см. табл. 3.1).
Таблица 3.1- Таблица смены состояний генератора
|
Номер состояния |
Q3n |
Q2n |
Q1n |
Q0n |
Q3n+1 |
Q2n+1 |
Q1n+1 |
Q0n+1 |
F=D® |
|
|
S1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
S2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
S5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
S11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
S6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
S12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
S8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Очевидно, что столбец F = D должен повторить столбец Q0n+1, чтобы генератор воспроизводил указанную последовательность. Для синтеза КС строим карту Карно функции F = F(Q3n , Q2n , Q1n , Q0n) и найдем МДНД этой функции. На неиспользуемых комбинациях переменных Q3n … Q0n можно проставить безразличные значения функции F и доопределять эти клетки до “0” или “1” по правилам минимизации не полностью определенных функций. Однако, в карте Карно есть две особые клетки, которые обязательно нужно доопределить определенным образом, чтобы не допускать зацикливание генератора на комбинациях “все нули” или “все единицы”. Т.е. в клетке Q3n Q2n Q1n Q0n = 0000 нужно доопределить F = 1, а в клетке Q3n Q2n Q1n Q0n = 1111 доопределить F = 0.
Если эти клетки являются рабочими (т.е. присутствуют в табл. 3), то состояние функции F в них определяется автоматически и не должно противоречить изложенному выше. Итак, в соответствии с таблицей имеем следующую карту Карно для выхода КС.
Функциональная схема генератора заданной циклической последовательности (без учета особенностей исполнения регистра К555ИР11) будет иметь вид
5. Программируемая логическая матрица
Разработать структуру программируемой логической матрицы (ПЛМ), предназначенной для выполнения функций преобразователя кодов в соответствии с вариантом задания из таблицы 5.
|
Разновидности кодов |
10 |
|
|
1. Входной код - ДДК с весами |
8421 |
|
|
2. Выходной код |
(8421) + 4 |
|
Кодирование цифр в данном коде:
|
Десятичное число |
Входной код |
Выходной код |
|||||||
|
х3 |
х2 |
х1 |
х0 |
z3 |
z2 |
z1 |
z0 |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Наносим на карты Карно выходы z0 , z1 , z2 , z3 , как функции от входных переменных х0 , х1 , х2 , х3 и находим их МДНФ.
Представим полученную систему булевых функций к виду, удобному для занесения в ПЛМ:
Литература
схема сумматор импликация генератор
1. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т1….. .-М.:КубК-а,1996/97(Радио Софт,1998).
2. Микросхемы серии К155 (аналогичные издания по сериям К531, К555,…). РП НПО “Импульс”, г. Северодонецк.
3. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы/Под ред. С.В. Якубовского. - М.:Радио и связь,1989 - 432с.
4. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник/Под ред. Б. Н. Райзулаева, Б.В. Тарабрина.- М.: Радио и Ссвязь,1986.-384с.
5. Интегральные микросхемы: Справочник/ Б.В.Тарабрин, Л.Ф.Лунин, Ю.Н. Смирнов и др.; под ред. Б.В. Тарабрина. - 2-е изд., испр.-М:Энергоатомиздат, 1985. - 528 с., ил.
6. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник.- М.: Радио и связь,1987.-352с.
7. Зубчук В.И. и др. Справочник по цифровой схемотехнике.- К.:Техника, 1990.-448с.
8. Усатенко С.Т., Коченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД:Справочник.-М.: Издательство стандартов, 1989.- 325 с.
9. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры/ Под ред. Э.Т. Романычевой. - 2-е изд. перераб. и доп.-М.; Радио и связь, 1989. - 448 с.
10. Корнейчук В.И. и др. Вычислительные устройства на микросхемах: Справочник.- Киев: Техника, 1986.-264с.
11. Пухальский Г.И.,Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах:Справочник.-М.:РиС.,1990.-304с.
12. Голдсуорт Б. Проектирование цифровых логических устройств: Пер. с англ. М.В. Сергиевского/ Под ред. Ю.П. Топчеева.-М.: Машиностроение, 1985.- 288 с.
13. Самофалов К.Г. и др. Цифровые ЭВМ: Теория и проектирование/Под общ. ред. К.Г. Самофалова.-Выща шк.,1989.-424с.
14. Цифровые ЭВМ: Практикум/К.Г. Самофалов, В.И. Корнейчук, В.П. Тарасенко, В.И. Жабин; Под общ. ред. К.Г. Самофалова. -К.:Выща шк., 1990.- 215 с.
15. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ: Учеб. пособие для спец. ЭВМ вузов.- М.:Высш.шк. 1987.-318с. ил.
16. Схемотехника ЭВМ/А.М. Пряницкий, Г,А. Калинин, В.П. Кольцов: Учеб. пособие.-Харьков: ХПИ, 1986.-72с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оптимальная схема одноразрядного двоичного сумматора с учетом заданного базиса логических элементов. Логическая схема одноразрядного десятичного сумматора. Нахождение знака переполнения. Устройство управления для многоразрядного десятичного сумматора.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 26.10.2011Интегральная микроэлектроника как элементная база дискретной техники. Применение биполярных и полевых транзисторов в качестве активных элементов цифровых микросхем. Выбор и обоснование структурной схемы суммирующего двоично-десятичного счетчика импульсов.
курсовая работа [702,9 K], добавлен 04.06.2010Анализ вариантов реализации комбинационной схемы для различных типов программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Возможности программных пакетов Decomposer и WebPACK ISE. Описание сумматора на языке VHDL, его синтез при помощи пакета Decomposer.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 03.10.2010Анализ комбинационной схемы, минимизация логической схемы и синтез комбинационного устройства в заданных базисах логических элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Разработка и применение модуля для ПЛИС Spartan6, реализующего функционирование соответствующих схем.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.02.2022Анализ исходных данных и выбор конструкции. Разработка коммутационной схемы. Расчет параметров элементов. Тепловой расчет микросхемы в корпусе. Расчет паразитных емкостей и параметров надежности микросхемы. Разработка технологии изготовления микросхем.
курсовая работа [150,4 K], добавлен 12.06.2010Разработка алгоритма умножения, структурной схемы устройства и синтез преобразователя множителя. Логический синтез одноразрядного четверичного умножителя-сумматора и одноразрядного четверичного сумматора. Разработка, синтез и блок-схема МПА делителя.
курсовая работа [100,0 K], добавлен 07.06.2010Логическая схема как совокупность логических электронных элементов, соединенных между собой. Разработка схемы управляющего автомата. Выбор аналоговых элементов. Разработка управляющего автомата и проектирование его. Элементы цифровых электронных схем.
курсовая работа [507,2 K], добавлен 29.01.2015Разработка цифрового устройства для двоично-десятичного кодирования цифр номера зачетной книжки студента. Таблица истинности для входных переменных. Генераторы и счетчик импульсов. Схема совпадения кодов, регистры памяти. Минимизация булева выражения.
реферат [3,3 M], добавлен 26.12.2013Синтез цифрового аппарата Мура с D-триггером по заданному графу микропрограммы автомата. Функции прибора: ввод, вывод, хранение информации, выполнение микроопераций и вычисление логических условий. Составление эскиза. Синтез комбинационной схемы.
курсовая работа [58,3 K], добавлен 15.12.2010Определение параметров транзистора по его статическим характеристикам. Построение комбинационной логической схемы на электромагнитных реле. Разработка электрических схем параллельного и последовательного суммирующих счётчиков. Состояние триггеров.
курсовая работа [290,5 K], добавлен 13.01.2016Описание принципиальной схемы устройства. Расчёт зависимости величины входного тока от величины двоично—десятичного кода. Технология изготовления печатной платы электрохимическим способом. Достоинства фоторезиста на основе поливинилового спирта.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 09.07.2015Классификация типов электрических моделей и моделирования интегральных схем. Основной задачей моделирования интегральной схемы является оптимальный синтез ее принципиальной электрической схемы (модели). Дискретные логические схемы. Параметры и типы схем.
реферат [1,1 M], добавлен 12.01.2009Циклограмма работы механизма, таблица включений. Минимизация логических функций с помощью программы MINWIN-Professional. Построение функциональной схемы дискретного автомата. Выбор элементной базы из интегральных микросхем средней степени интеграции.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 24.04.2014Режимы работы и анализ исходной релейно-контактной установки. Обоснование выбора серии микросхем и разработка принципиальной электрической схемы на бесконтактных логических элементах. Выбор программируемого контроллера и разработка программы на языке РКС.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.04.2012Разработка и описание функциональной схемы генератора. Выбор микросхемы памяти и её объёма для программирования. Описание схемы формирования и усиления модулированного сигнала, формирователя режима работы. Расчет тактового генератора и усилителя тока.
курсовая работа [107,3 K], добавлен 19.05.2014Разработка схемы принципиальной электрической для осуществления мультиплексирования трехцифровых сигналов на основе цифровых микросхем. Выполнение и моделирование работы схемы в программе MicroCap. Программирование схемы на микроконтроллере PIC16.
контрольная работа [903,2 K], добавлен 22.06.2022Сравнительный анализ существующих способов построения телевизионных камер на приборах с зарядовой связью. Разработка структурной схемы. Синтез схемы управления выходным регистром, а также разработка принципиальной схемы генератора тактовых импульсов.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 20.11.2013История разработки и использования интегральных микросхем. Выбор элементной базы устройства. Синтез электрической принципиальной схемы: расчет усилительных каскадов на транзисторах, параметры сумматора, инвертора, усилителя, дифференциатора и интегратора.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 25.11.2010Комплементарные МДП-схемы интегральных микросхем и построение их логических элементов: динамическая мощность и составляющие элементов с вентильным и блокирующим КМДП-транзисторами. Упаковка транзисторов в кристаллах микропроцессорных технологий.
реферат [1,5 M], добавлен 12.06.2009Цифровые автоматы - логические устройства, в которых помимо логических элементов имеются элементы памяти. Разработка микропрограммного цифрового автомата на основе микросхем малой степени интеграции. Синтез преобразователя кода и цифровая индикация.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 26.05.2012
