Реферат: Цифровые устройства и микропроцессоры

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).

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).

/>/>/>
/>/>
/>/>/>
/>
/>




Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей микропрограммы:


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).

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.

Структурная схема управляющего устройства.

/>


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

/>--PAGE_BREAK--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


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




Построение логической схемы комбинационного узла.

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q3, Q2, Q1могут быть получены с помощью дешифратора.