методичка. методичка по лабам Основы электроники. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине Основы электроники
 Скачать 2.57 Mb.
|
Контрольные вопросы3.4.1 Для чего в КЦУ служит вход разрешения V? 3.4.2 Для чего служит мультиплексор? 3.4.3 Как можно реализовать мультиплексор на логических элементах? 3.4.4 Для чего служит демультиплексор? 3.4.5 Как можно реализовать демультиплексор на логических элементах? 3.4.6 На входы X3, X2, X1 мультиплексора подан код….. Какой из входов D будет cкоммутирован с выходом? 3.4.6 На входы X3, X2, X1 демультиплексора подан код….. Какой из выходов Yбудет cкоммутирован с входом D? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12. ИССЛЕДОВАНИЕ сумматоров и применение мультиплексоров и дешифраторов для построения КЦУ Цель работы: приобретение навыков построения цифровых сумматоров, а также изучение вопросов применения мультиплексоров и дешифраторов для построения КЦУ 4.1 Основные теоретические сведения4.1.1 Сумматоры. Эти КЦУ представляют собой устройства для сложения двоичных чисел. При сложении двоичных чисел формирование результата в любом i-м разряде необходимо учесть значения чисел в этом разряде a iиbi, а также перенос в этот разряд из предыдущего разрядаpi. Формируется значение суммы в этом разряде Si, и перенос в следующий разрядpi+1. Сумматор может быть построен в виде комбинационного устройства, содержащего схемы для сложения отдельных разрядов (одноразрядные двоичные сумматоры). Условия функционирования одноразрядного двоичного сумматора определяются в таблице 4.1. Булевы функции, определяющие работу одноразрядного двоичного сумматора, можно записать в виде  Табл. 4.1
Используя различные варианты преобразования этих функций, можно реализовать большое число структур одноразрядных двоичных сумматоров. В качестве примера рассмотрим один из возможных вариантов построения сумматора на элементах И-НЕ. Выполнив преобразования функций Siи pi+1 с помощью правил булевой алгебры, получим выражения, основанные на базисе И-НЕ  , где  Структурная схема одноразрядного двоичного сумматора, соответствующая полученным в результате преобразования булевым выражениям, приведена на рис. 4.1. Условное обозначение двоичного  Рисунок 4.1 одноразрядного сумматора приведено на рис. 4.2. Перенос из младшего разряда здесь обозначен ро, перенос в следующий разрядp1.  Рисунок 4.2Для суммирования многоразрядных чисел объединяется соответствующее число одноразрядных сумматоров. При этом отдельные разряды обрабатываемых чисел А и В подаются на входы a iиbi. На вход ро, подаётся из предыдущего, более младшего разряда. Формируемый в данном разряде перенос pi+1 подаётся в следующий , более старший разряд. Применение мультиплексоров и дешифраторов для построения КЦУ. В связи с тем, что мультиплексоры и дешифраторы выпускаются в составе многих серий ИМС, представляет интерес рассмотреть возможнотсь реализации на их основе различных КЦУ. В ряде случаев, особенно при большом числе входных переменных, это позволяет уменьшить общее число требуемых корпусов. Если на управляющие входы мультиплексора подать входные сигналы Х1,Х2,….,Хп схемы КЦУ, а на информационных входах D1,D2,…Dт зафиксировать нулевые и единичные значения на основании наборов входных переменных таблицы истинности соответствующей булевой функции, тона выходе мультиплексора Yполучим необходимые значения сигнала КЦУ. Например, необходимо реализовать мажоритарный элемент, условия функционирования которого заданы в таблице 4.2. Табл. 4.2
Сигнал на выходе данного элемента совпадает с большинством входных сигналов. На рис. 4.2 показана реализация мажоритарного элемента с помощью восьмивходового мультиплексора. Имеется возможность вдвое сократить требуемое число информационных входов мультиплексора (а следовательно, использовать более простую его структуру), если на эти входы подать не только нулевые и единичные значения, но и значения входных переменных Х . Изобразим ещё раз таблицу истинности для  Рисунок 4.3 4/1мажоритарного элемента, разделив её на две группы по две строки в каждой, как это показано в таблице 4.3 Табл. 4.3
В пределах группы возможны только четыре варианта значений булевой функции Y: нулевое значение на обоих наборах (наборы 0 и 1), единичное значение на обоих наборах (наборы 6 и 7), совпадение функции Y с переменной Х 1 (наборы 2 и 3, 4 и 5), противоположные значения функции Y и переменной Х 1 (в данном примере отсутствуют). Следовательно, для реализации соответствующего КЦУ можно использовать четырёхвходовой мультиплексор, на входы управления которого поданы переменные Х3 и Х2 , а на информационные входы – значения в соответствии с таблицей 4.3, как показано на рис. 4.4.  Рисунок 4.4Для построения КЦУ можно использовать и дешифраторы. Так как активное значение сигнала на каждом выходе дешифратора определяет одну из комбинаций входных сигналов, то объединяя с помощью соответствующих логических элементов некоторые выходные сигналы дешифратора, можно реализовать КЦУ, заданное любой таблицей истинности, с числом наборов, не превышающим числа входов используемого дешифратора. Рассмотрим такую реализацию на примере мажоритарного элемента, заданного таблицей 4.2. Если использовать трёхвходовой дешифратор с единичными активными значениями выходных сигналов, то выходной сигнал мажоритарного элемента  Инверсное значение этого сигнала  После преобразования с помощью формулы де Моргана получим  Последнее соотношение можно использовать для реализации мажоритарного элемента на основе трёхвходового дешифратора с нулевыми активными уровнями. Оба варианта построения мажоритарного элемента на основе дешифратора приведены на рисунках 4.5 и 4.6.   Рисунок 4.5 Рисунок 4.6 |