Проектирование логических устройств
Проектирование комбинационного логического устройства, в котором в любой момент времени выходные переменные однозначно определяются состоянием входных переменных. Проектирование последовательностной схемы, использующей триггеры, с реализацией счетчика.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.01.2021 |
| Размер файла | 364,4 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://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА «АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
«Проектирование логических устройств»
ВЫПОЛНИЛ: Лонюгова О.Н.
ПРОВЕРИЛ: Иванов А.А.
КУРГАН 2020
Целью выполнения контрольной работы является закрепление знаний, полученных на аудиторных занятиях путем самостоятельного выполнения задания по проектированию логических устройств.
Задача 1
Необходимо спроектировать комбинационное логическое устройство в соответствии с указанным преподавателем вариантом. Комбинационными называются логические устройства, в которых в любой момент времени выходные переменные однозначно определяются состоянием входных переменных.
При проектирования комбинационных логических устройств необходимо выполнить и отразить в работе следующие действия:
1.Сформулировать задачу, затем ее формализовать.
2.С помощью карты Карно выполнить минимизацию логического выражения, реализующего поставленную задачу.
3.Выполнить моделирование работы схемы в программе MULTISIM или ELECTRONICS WORKBENCH (с целью устранения возможных ошибок).
4.Составить принципиальную электрическую схему устройства на заданной серии микросхем.
Заданная функция приведена в табл.1, заданный базис - в табл.2.
Таблица 1. Варианты функций.
|
№ варианта |
функция |
|
|
5 |
F(D,C,B,A) =?4,6,7,15+ТНБ (3,5,11): |
Таблица 2. Варианты базиса.
|
№ варианта |
Базис схемы |
|
|
3 |
НЕ, И, ИЛИ |
Решение
СДНФ функции записана с помощью номеров термов в сокращенном виде:
комбинационный логический триггер
F(D,C,B,A) =?4,6,7,15+ТНБ (3,5,11):
На основании заданной СДНФ в сокращенном виде составим таблицу истинности функции:
Вначале необходимо ввести буквенные обозначения входных переменных (это могут быть сигналы от датчиков, кнопок управления или выходной код какого-либо цифрового устройства). Затем, на основании анализа требуемых действий разрабатываемого устройства, задать значения выходных переменных (т.е. логических функций) при различных сочетаниях входных переменных. Составить таблицы истинности
Таблица 3. Таблица истинности функции
|
№ |
D |
C |
B |
A |
F |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0/1 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0/1 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0/1 |
СДНФ представляет собой сумму элементарных произведений (P-термов), в которые входят все входные переменные с инверсиями или без них. В эту сумму входят все элементарные произведения (наборы переменных), на которых функция принимает значение единицы, а переменная записывается без инверсии, если она равна единице и с инверсией, если она равна нулю. В нашем случае:
ТНБ - термы не доставляющие беспокойства, (номера наборов переменных), на которых неважно какое значение принимает функция и, таким образом, для них можно задать любое значение функции.
На основании таблицы истинности составим карту Карно.
Рис. 1. Карта Карно
С помощью полученной карты Карно осуществим минимизацию логического выражения, описывающего работу устройства:
Моделирование схемы выполним в программе Electronics Workbench, применяя идеальные логические элементы:
Рис. 2. Моделирование схемы в Electronics Workbench
Как видим, синтезированная схема дает верный результат.
Приведем схему электрическую принципиальную спроектированного устройства:
Рис. 3. Схема электрическая принципиальная устройства
Задача 2
Необходимо спроектировать последовательностную схему, использующую триггеры. Реализовать счетчик по модулю 5 с заданной последовательностью состояний.
В последовательностных схемах выходные переменные определяются не только состоянием входных переменных в данный момент времени, но и состоянием выходных переменных в предыдущий момент времени, что предполагает использование элементов памяти, в качестве которых используют триггеры. Следовательно, при анализе работы схемы или при ее проектировании необходимо учитывать особенности работы триггеров.
Исходная последовательность приведена в табл.4.
Таблица 4. Исходные данные
|
№ варианта |
последовательность |
|
|
6 |
40213 |
Решение:
Первым шагом строится диаграмма состояний счетчика, на которой отмечается последовательность выбранных состояний. Так если взять модуль счетчика, например 5, то потребуется 3 триггера, а это всего =8 состояний. Выберем последовательность состояний 40213, тогда диаграмма будет иметь вид:
Рис. 4. Диаграмма состояний счетчика
Следующий этап составление таблицы переходов счетчика на основании диаграммы состоянии и таблицы переходов JK-триггера.
Таблица 5. Таблица переходов счетчика
|
В такте n Q2 Q1 Q0 |
В такте n+1 Q2 Q1 Q0 |
J2K2 |
J1K1 |
J0K0 |
||||||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0/1 |
1 |
0 |
0/1 |
0 |
0/1 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0/1 |
1 |
0/1 |
0 |
0/1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0/1 |
0/1 |
1 |
1 |
0/1 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0/1 |
1 |
0/1 |
0/1 |
0 |
|
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0/1 |
0/1 |
1 |
0/1 |
1 |
Далее по таблице переходов счетчика заполняются карты Карно для всех входных сигналов триггеров, при этом входными переменными считаются Q2Q1Q0.
Рис. 5. Расчет входов триггеров
Моделирование схемы выполним в программе Electronics Workbench, применяя идеальные логические элементы:
Рис. 6. Моделирование схемы в Electronics Workbench
Как видим, синтезированная схема дает верный результат.
Приведем схему электрическую принципиальную спроектированного устройства:
Рис. 7. Схема электрическая принципиальная устройства
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Анализ 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 12.02.2022- Разработка арифметико-логического устройства для выполнения операций по заданным логическим функциям
Методика составления и минимизации логических функций. Синтез комбинационного устройства на логических элементах и мультиплексоре. Логическая функция в виде СДНФ, преобразование функции в минимальный базис ИЛИ-НЕ. Проектирование устройства с памятью.
курсовая работа [964,1 K], добавлен 27.09.2012 Проектирование и синтезирование комбинационной схемы и счетчика с коэффициентом пересчета на D-тригерах. Синтезирование вычислительного устройства для реализации алгоритма вычислений на дискретных элементах. Проектирование и синтезирование автомата Мили.
курсовая работа [829,7 K], добавлен 21.03.2010Исследование и принцип работы арифметико-логического устройства для выполнения логических операций. Условно–графическое обозначение микросхемы регистра. Анализ логической схемы регистра, принцип записи, чтения информации. Проектирование сумматора.
курсовая работа [879,6 K], добавлен 23.11.2010Проектирование цифровых и логических схем, как основных узлов судовых управляющих и контролирующих систем. Основные компоненты структурной схемы и алгоритм функционирования цифрового регистрирующего устройства. Синтез и минимизация логических схем.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 13.05.2009Выбор структурной схемы усилителя, расчет усилительного каскада. Проектирование промежуточной и выходной части устройства. Определение погрешности коэффициента преобразования. Проектирование логического блока, питания и электронно-счетного частотомера.
курсовая работа [668,9 K], добавлен 30.12.2014Разработка топологии базисных элементов и цифрового комбинационного устройства в целом в программе Microwind. Моделирование базисных логических элементов и функциональная схема демультиплексора. Схемотехническое проектирование цифрового устройства.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.02.2012Разработка структурной схемы дискретного устройства в составе: генератор импульсов, счетчик, дешифратор, мультиплексор, регистр сдвига. Разработка автомата по таблицам переходов и выходов, в котором в качестве элементов памяти используются D-триггеры.
курсовая работа [755,2 K], добавлен 27.11.2013Проектирование счетчика-делителя параллельного типа с использованием JK-триггеров на основе логического базиса. Определение требований к быстродействию триггеров и логических элементов. Анализ функционирования узла с помощью временных диаграмм сигналов.
курсовая работа [578,3 K], добавлен 06.12.2012Проектирование устройства, выполняющего функцию восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра и синхронной реверсивной пересчетной схемы. Проектирование и расчет триггерного устройства. Синтез структуры проектируемого устройства.
контрольная работа [259,1 K], добавлен 23.10.2010