Реферат на 5 - банк рефератов

Министерство общего и профессионального образования



Самарский государственный технический университет




Кафедра: Робототехнические системы




Контрольная работа


Цифровые устройства и микропроцессоры
















Самара, 2001


Используя одноразрядные полные сумматоры построить функциональную схему трехразрядного накапливающего сумматора с параллельным переносом.


РЕШЕНИЕ:

Одноразрядный сумматор рис.1 имеет три входа (два слагаемых и перенос из предыдущего разряда) и два выхода (суммы и переноса в следующий разряд).


a
i

S
i

b
i

C
i

c
i-1

Таблица истинности одноразрядного сумматора.

a
i

b
i

c
i-1

S
i

C
i

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

Рис. 1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1


Сумматоры для параллельных операндов с параллельным переносом разработаны для получения максимального быстродействия.

Для построения сумматора с параллельным переносом введем две вспомогательные функции.

Функция генерации
– принимает единичное значение если перенос на выходе данного разряда появляется независимо от наличия или отсутствия входного переноса.

g
i
= a
i
b
i



Функция прозрачности
– принимает единичное значение, если перенос на выходе данного разряда появляется только при наличии входного переноса.

h
i
= a
i
b
i



С
0
= g
0
C
вх
h
0

Сформируем перенос на выходе младшего разряда:



На выходе следующего разряда:

С
1
= g
1
C
0
h
1


С
1
= g
1
g
0
h
1
C
вх
h
1
h
0



В базисе И-НЕ:

С
0
= g
0
C
вх

h
0
= a
0
b
0
C
вх


h
0



С
1
= a
1
b
1
a
0
b
0
h
1
C
вх

h
1
h
0



Накапливающий сумматор представляет собой сочетание сумматора и регистра. Регистр выполним на
D-
триггерах (рис. 2).

Q

Т

D


C



Q



Рис. 2



a SM
2

b

p

S

&

&

&

&

&

&

X
2

Y
2

a SM
0

b

p

S

X
0

Y
0

P

S
0

a SM
1

b

p

S

X
1

Y
1

S
1

X
0

Y
1

P

S
2

&

Y
0

P

X
0

Y
0

X
1

Y
1

&

X
0

Y
0

X
1

&

D


C

T
2

D


C

T
1

D


C

T
0

C

Q
2

Q
1

Q
0

Q
2

Q
1

Q
0


Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей микропрограммы:

НАЧАЛО

ОКОНЧАНИЕ

X 1

X 2

X 3

X 4

Y 1, Y 4

Y 2, Y 3

Y 6, Y10

Y 7

Y 5, Y 8

Y 9

1

0

1

0

1

0

1

0



РЕШЕНИЕ:

Построение графа функционирования:

Управляющее устройство является логическим устройством последовательностного типа. Микрокоманда выдаваемая в следующем тактовом периоде, зависит от состояния в котором находится устройство. Для определения состояний устройства произведем разметку схемы алгоритма, представленной в микрокомандах (Рис. 1).

1

НАЧАЛО

ОКОНЧАНИЕ

X 1

X 2

X 3

X 4

Y 1, Y 4

Y 2, Y 3

Y 6, Y10

Y 7

Y 5, Y 8

Y 9

1

0

1

0

1

0

0

Рис.1

а 1

а 2

а 3

а 0

а 4

а 0

Полученные отметки а0, а1, а2, а3, а4 соответствуют состояниям устройства. Устройство имеет пять состояний. Построим граф функционирования.


a0

a1

a3

a4

a2

X1
, Х2;
Y5, Y8

X1
, Х2;
Y1, Y4

---; Y2, Y3

X4
;
---

---
;
Y6, Y10

X4
;
Y7

X3
;
---

X3
;
Y9

X1
;
---

Кодирование состояний устройства.

В процессе кодирования состояний каждому состоянию устройства должна быть поставлена в соответствие некоторая кодовая комбинация. Число разрядов кодов выбирается из следующего условия:


, где М – число кодовых комбинаций,
k
– число разрядов.

В рассматриваемом устройстве М = 5
k =
3.

Таблица 1


Состояние

Кодовые комбинации



Q
3

Q
2

Q
1


а0

0

0

0


а1

0

0

1


а2

0

1

0


а3

0

1

1


а4

1

0

0


Соответствие между состояниями устройства и кодовыми комбинациями зададим в таблице 1.

Структурная схема управляющего устройства.

Комбинационный узел

X1

X2

X3

X4

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

S

C

R

T
3

S

C

R

T
2

S

C

R

T
1

S
3

R
3

S
2

S
1

R
2

R
1

C





Построение таблицы функционирования.

Текущее состояние

Следующее состояние

Условия перехода

Входные сигналы

обозначение

Кодовая комбинация

обозначение

Кодовая комбинация


Сигналы установки триггеров

Управляющие микрокоманды


Q
3

Q
2

Q
1


Q
3

Q
2

Q
1




а0

0

0

0

а1

0

0

1

Х1; Х2

S
1

Y1; Y4

а0

0

0

0

а0

0

0

0

Х1

---

---

а0

0

0

0

а4

1

0

0

Х1; Х2

S
3

Y5; Y8

а1

0

0

1

а2

0

1

0

---

S
2
; R
1

Y2;Y3

а2

0

1

0

а3

0

1

1

---

S
1

Y6;Y10

а3

0

1

1

а0

0

0

0

Х4

R
2
; R
1

Y7

а3

0

1

1

а1

0

0

1

Х4

R
2

---

а4

1

0

0

а0

0

0

0

Х3

R
3

Y9

а4

1

0

0

а2

0

1

0

Х3

R
3
; S
2

---



Таблица перехода
RS
триггера.

Вид перехода триггера

Сигналы на входах триггера


S

R

0 0

0

-

0 1

1

0

1 0

0

1

1 1

-

0


Запишем логические выражения для выходных значений комбинационного узла.


S
1
Y1 Y4 = a0

S
3
Y5 Y8 = X1 X2 a0

S
2
R
1
Y2 Y3 = a1

S
1
Y6 Y10 = a2

R
2
R
1
Y7 = X4 a3

R
2
= X4 a3

R
3
Y9 = X3 a4

R
3
S
2
= X3 a4


Определим логическое выражение для каждой выходной величины.

S
3
= X1 X2 a0

S
2
= a1
X3 a4

S
1
= a0
a1

R
3
= X3 a4
X3 a4

R
2
= X4 a3
X4 a3

R
1
= a1
X4 a3

Y1 Y4 = a0

Y5 Y8 = X1 X2 a0

Y2 Y3 = a1

Y6 Y10 = a2

Y7 = X4a3

Y9 = X3a4



Построение логической схемы комбинационного узла.

Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q
3
, Q
2
, Q
1

могут быть получены с помощью дешифратора.



1


2


3

0

1

2

3

4

5

6

7

DC

1

1

1

1

1

&

&

&

&

Х 1

Х 3

Х 2

Х 4

а 0

а 1

а 2

а 3

а 4

Q
1

Q
2

Q
3

а 0

а 1

а 2

а 3

а 4

Х 1

Х 3

Х 2

Х 4

Х 3

Х 2

Х 4

S

3

S

2

S

1

R

3

Y

1

&

а 0

а 1

а 2

а 3

а 4

Х 1

Х 3

Х 2

Х 4

Х 3

Х 2

Х 4

R

2

R

1

Y

4

Y

5

Y

7

Y

8

Y

9

Y

2

Y

3

Y

6

Y

10