Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2011 в 20:54, контрольная работа
Синтезировать комбинационную схему (КС) имеющую 4 входа и 3 выхода, на элементах И-НЕ. Закон функционирования устройства описывается таблица 1.1. Вариант задания определяется по трем последним цифрам учебного шифра, каждая из которых соответствует номеру столбца в таблицы 1.1. Если среди этих цифр имеются одинаковые, то одна или две из них должны быть увеличены на 1 или 2, соответственно.
Задание
на контрольную работу
№ 1
Синтезировать комбинационную схему (КС) имеющую 4 входа и 3 выхода, на элементах И-НЕ. Закон функционирования устройства описывается таблица 1.1. Вариант задания определяется по трем последним цифрам учебного шифра, каждая из которых соответствует номеру столбца в таблицы 1.1. Если среди этих цифр имеются одинаковые, то одна или две из них должны быть увеличены на 1 или 2, соответственно.
Таблица 1.1
| Входы | Выходы | |||||||||||||
| d | c | b | a | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
Для синтезированной КС рассчитать потребляемую мощность и времена задержек распространения сигнала от входов до выходов. Номер серии микросхем, на которых должно быть реализовано устройство, выбирается из таблицы 1.2 в соответствии с последней цифрой шифра. В случае использования КМОП микросхем принять: напряжение питания Vcc = 5 В, рабочую частоту f = 1 Мгц, емкость входа или выхода С = 15 пФ.
Таблица 1.2
| Последняя цифра шифра | Номер серии микросхемы |
| 0 | 155 |
| 1 | 155 |
| 2 | 133 |
| 3 | 555 |
| 4 | 531 |
| 5 | 1533 |
| 6 | 1531 |
| 7 | 561 |
| 8 | 1554 |
| 9 | 1561 |
Для своего задания проведем синтез КС, закон функционирования которой описывает таблица 1.3. КС должна быть реализована на микросхемах серии К155.
| Входы | Выходы | |||||||
| d | c | b | a | F1 | F2 | F3 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | ||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | ||
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | |||
| F1 | ||||
| dc\ba | 00 | 01 | 11 | 10 |
| 00 | ||||
| 01 | 1 | 1 | 1 | |
| 11 | 1 | |||
| 10 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| F2 | ||||
| dc\ba | 00 | 01 | 11 | 10 |
| 01 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 11 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 10 | ||||
| F3 | ||||
| dc\ba | 11 | 10 | ||
| 1 | 1 | 1 | ||
| 01 | 1 | |||
| 11 | 1 | |||
| 10 | 1 | 1 | 1 | |
Рис1.1
Составим карту Карно для функций F1...F3 (рисунок 1.1.) Откуда следует, что функционирование выходов F1...F3 КС будет описываться следующими минимизированными дизъюнктивными нормальными формами (МДНФ):
В результате получаются выражения, содержащие только операцию И-НЕ, которые непосредственно реализуются структурой соответствующим образом соединенных элементов И-НЕ Для реализации синтезированной КС на стандартных микросхемах
серии К155 необходимо: 4 инвертора, 3 элемента 2И-НЕ ,5 элементов 3И-НЕ и 1 элемент 4И-НЕ. В составе микросхемы К155ЛА4 входит - 3 элемента 3И-НЕ, а состав микросхемы К155ЛА1 – 2 элемента 4И-НЕ. Таким образом, синтезированная КС может быть построена на ИС К155ЛА4 где 4 элемента используются в качестве инверторов, а три - в качестве элемента 2И-НЕ. Один элемент 4И-НЕ используем в качестве элемента 3И-НЕ
Расчет потребляемой мощности КС проводится для наихудшего сочетания параметров, т.е. при максимальном напряжении питания, и среднем токе потребления. Данные расчета сведены в таблицу
| Тип микросхемы | Потребляемый ток, мА | Кол-во | Суммарная мощность потребления, мВт |
| К155ЛА4 | IccL=16,5
IccH=6 |
4 | 16,5 * 5,25 *4 = 346,5 |
| К155ЛА4 | IccL=11
IccH=4 |
1 | 11 * 5,25 *1 = 57,75 |
| Итого | 77 | 4 | 404,25 |
Расчет времени задержки распространения сигнала от входов до выходов КС рекомендуется проводить с использованием графо-аналитического метода. Сущность данного метода заключается в том, что логические элементы заменяются вершинами графов, которые объединяются дугами. Причем, веса дуг соответствуют времени задержки распространения сигнала от входов до выхода логического элемента. Стрелки указывают направление распространения сигнала. В этом случае задача расчета сводится к отыскиванию критического пути. Для нашего примера граф задержек представлен на рисунке 1.3.
Результаты расчета длины критического пути от входов до выходов КС приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5
| Входы\Выходы | F1 | F2 | F3 |
| a | 66 | - | 66 |
| b | 66 | - | 66 |
| c | 66 | 0 | 66 |
| d | 66 | - | - |
Задания
на контрольную работу
№ 2
Разработать суммирующий и вычитающий двоичные счетчики, коэффициент пересчета которых равен числу, образованному тремя последними цифрами шифра студента. Причем, если образованное число лежит в диапазоне от 0 до 256, то к нему следует прибавить 256. Тип микросхем, на которых следует реализовывать разрабатываемые двоичные счетчики, определяется по последней цифре учебного шифра студента в соответствии с таблицей 2.1
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||