Проектування цифрових пристроїв на основі САПР QUARTUS II: Практикум, страница 27

5. Створити проект лабораторного макета для експериментального дослідження заданого варіанта цифрових комутаторів (див. нижче структурну схему і файл 400KOMUTATORY.bdf на рис. А.2 у додатках).

Від ДІП-перемикачів MAX_SW1 вхідне слово sw1[] у паралельному коді  надходить на інформаційні входи мультиплексора. Формувач адреси (лічильник) розгортає адресний код a[] в часі таким чином, що після кожного натискання по черзі двох нефіксованих перемикачів MAX_PB1 і MAX_PB2 цей код збільшується на одиницю по колу: 0, 1, ... 7, 0, 1, ..., тобто змінюється в прикладі за модулем 8. Отже, у мультиплексорі відбувається перетворення паралельного коду в послідовний, бо на його виході по черзі з’являються біти вхідного слова (для передавання інформації лінією зв’язку між віддаленими об’єктами).

З інформаційного входу демультиплексора (який є стробовим входом дешифратора) на вихідному боці лінії тим же самим адресним кодом біти вхідного слова по черзі спрямовуються до його виходів, що індикується одним зі світлодіодів D1 … D8. Якщо ці біти по черзі записати в розряди пристрою з пам’яттю (регістра), то послідовний код перетвориться знов у паралельний і на виходах можна буде зчитати вхідне слово sw1[] у паралельному коді.

Одночасно для індикації в десятковій системі числення адреси її двійковий код через дешифратор 7-сегментного коду подається на старше (десятки) знакомісце 7-сегментного індикатора MAX_DIGIT (якщо модуль адреси перевищує 10, її код потрібно перетворити у двійково-десятковий і індикувати кількома знакомісцями – за кількістю тетрад ДДК).

Спроектований ЦКП на основі мультиплексора (у прикладі – пристрій для реалізації заданої логічної функції) досліджується за допомогою ключів 1 ... 4 перемикача MAX_SW2 і світлодіода D9. Вхідний кортеж (набір змінних) відображається шістнадцятковим цифрами (специфічними для стандартного дешифратора 7-сегментного коду) за допомогою молодшого (одиниці) знакомісця 7-сегментного індикатора MAX_DIGIT.

Для ілюстрації принципу динамічної індикації введено пристрій керування, що складається з трьох вузлів. Восьмий ключ ДІП-перемикача MAX_SW2 керує адресним входом sel мультиплексорів шин 1 ... 3. При   sel = 0 мультиплексор 1 з’єднує входи дешифратора 7-сегментного коду з адресним кодом a[], який перетворюється в 7-сегментний код на виходах y[] і з’єднується мультиплексором 2 зі старшим знакомісцем індикатора. При цьому всі сегменти молодшого знакомісця з’єднуються мультиплексором 3 з напругою живлення VCC, отже, цей розряд індикатора гасне. Адресою sel = 1, навпаки, мультиплексор 1 з’єднує входи дешифратора 7‑сегментного коду з вхідним кортежем sw2[], який перетворюється в 7‑сегментний код шістнадцяткової цифри на виходах y[] і з’єднується мультиплексором 3 з молодшим знакомісцем індикатора. Тепер всі сегменти старшого знакомісця з’єднуються мультиплексором 2 з напругою живлення VCC, отже, цей розряд індикатора гасне. Якщо індикатор багаторозрядний, слід застосувати мультиплексор шин типу LPM_MUX і адресу формувати аналогічно як у нашій лінії передавання даних. Таким чином, у системі з динамічною індикацією потрібен лише один дешифратор 7-сегментного коду і шляхом сканування адресним кодом кожної миті ввімкнено лише одне знакомісце, а інші погашені, що значно заощаджує ресурс мікросхеми і споживану потужність. За швидкої зміни адресного коду перемикання знакомісць непомітно для ока – здається, що одночасно світяться всі розряди індикатора.

У практичних системах з динамічною індикацією з однією шиною y[] з’єднують паралельно індикатори всіх знакомісць (при цьому не потрібно застосовувати вихідні мультиплексори шин на кшталт наших вузлів 2, 3), а перемикання знакомісць здійснюють дешифратором, який по черзі з’єднує розряди індикатора із джерелом живлення.

5.1 Створити проект перетворювачів коду в графічному редакторі згідно із заданим варіантом:

а) створити новий проект 4XXKOMUTATORY(ХХ – варіант) з директорією власної теки на мікросхемі 7000S (див. лаб. роботу №3, п. 3.1);