Шпаргалка: Цифровые устройства и микропроцессоры
Министерство общего и профессионального образования
Самарский государственный технический университет
Кафедра: Робототехнические системы
Контрольная работа
Цифровые устройства и микропроцессоры
Самара, 2001
1. 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).
Таблица истинности одноразрядного сумматора.
|
|
ai
|
bi
|
ci-1
|
Si
|
Ci
|
|
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
|
|
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.
Функция прозрачности – принимает единичное значение, если перенос на выходе данного разряда
появляется только при наличии входного переноса.
Сформируем перенос на выходе младшего разряда:
На выходе следующего разряда:
В базисе И-НЕ:
Накапливающий сумматор представляет собой сочетание сумматора и регистра. Регистр выполним на D-триггерах
(рис. 2).
2.
3. Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей
микропрограммы:
РЕШЕНИЕ:
1. 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).
Полученные отметки а0, а1, а2, а3, а4 соответствуют состояниям устройства. Устройство имеет пять состояний. Построим граф функционирования.
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
|
|
Q3
|
Q2
|
Q1
|
|
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.
2. Структурная схема управляющего устройства.
3. Построение таблицы функционирования.
|
Текущее состояние
|
Следующее состояние
|
Условия перехода
|
Входные сигналы
|
|
обозначение
|
Кодовая комбинация
|
обозначение
|
Кодовая комбинация
|
Сигналы установки триггеров
|
Управляющие микрокоманды
|
|
Q3
|
Q2
|
Q1
|
Q3
|
Q2
|
Q1
|
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
а1
|
0
|
0
|
1
|
Х1; Х2
|
S1
|
Y1; Y4
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х1
|
---
|
---
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
а4
|
1
|
0
|
0
|
Х1; Х2
|
S3
|
Y5; Y8
|
|
а1
|
0
|
0
|
1
|
а2
|
0
|
1
|
0
|
---
|
S2; R1
|
Y2;Y3
|
|
а2
|
0
|
1
|
0
|
а3
|
0
|
1
|
1
|
---
|
S1
|
Y6;Y10
|
|
а3
|
0
|
1
|
1
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х4
|
R2; R1
|
Y7
|
а3
|
0
|
1
|
1
|
а1
|
0
|
0
|
1
|
Х4
|
R2
|
---
|
|
а4
|
1
|
0
|
0
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х3
|
R3
|
Y9
|
а4
|
1
|
0
|
0
|
а2
|
0
|
1
|
0
|
Х3
|
R3; S2
|
---
|
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
|
4. Запишем логические выражения для выходных значений комбинационного узла.
|
S1 Y1 Y4 = a0
|
S3 Y5 Y8 = X1 X2 a0
|
|
S2 R1 Y2 Y3 = a1
|
|
S1 Y6 Y10 = a2
|
|
R2 R1 Y7 = X4 a3
|
R2 = X4 a3
|
|
R3 Y9 = X3 a4
|
R3 S2 = X3 a4
|
Определим логическое выражение для каждой выходной величины.
S3 = X1 X2 a0
|
S2 = a1 Ú X3 a4
|
|
S1 = a0 Ú a1
|
R3 = X3 a4 Ú X3 a4
|
R2 = X4 a3 Ú X4 a3
|
|
R1 = a1 Ú X4 a3
|
|
Y1 Y4 = a0
|
Y5 Y8 = X1 X2 a0
|
|
Y2 Y3 = a1
|
|
Y6 Y10 = a2
|
|
Y7 = X4a3
|
|
Y9 = X3a4
|
5. Построение логической схемы комбинационного узла.
Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q3, Q2, Q1 могут быть получены с помощью дешифратора.
|
