Ознакомление с правилами моделирования цифровых систем с помощью MicroCap и функциональными возможностями лабораторной установки УМ11М

Страницы работы

Фрагмент текста работы

выделить схемы, которые являются наилучшими по сравнению с другим, и схемами по одному из критериев качества (W или Т). Эти объекты будут лучше любых других объектов (каждый по какому-то одному параметру), но между собой по  двум характеристикам они не сравнимы, т.е. неразличимы по качеству.

Рассмотрим синтез схем КП на примере построения  преобразователя двоично-десятичного кода 8421 в двоично-десятичный код с избытком 3, закон функционирования которого представлен в табл.1. По табл.1 можно записать выражения для выходных функций КП С1, С2, С3, С4 и построить диаграммы Вейча для минимизации этих выражений (рис.2). При этом непосредственно из таблицы мы можем заполнить лишь 10 клеток, а остальные клетки заполняем прочерками и используем их при минимизации функций.

На диаграммах (рис. 2) показана минимизация функций по единицам. Результаты минимизации функций по единицам и нулям сведены в табл. 2.

    С1             С2               С3             С4

Рис.2. Минимизация выходных функций С1, С2, С3, С4

Таблица 2

Функция

Выражения для функции,

полученные в результате минимизации

По единицам

Ранг

По нулям

Ранг

С1

С2

С3

С4

A1

A1×A2Ú A1×A2

A1×A3ÚA2×A3ÚA1×A2×A3

A1×A3ÚA2×A3ÚA4

0

6

10

8

A1

A1×A2Ú A1×A2

A1×A3ÚA2×A3ÚA1×A2×A3

A1 ×A2×A3ÚA3×A4

0

6

10

6

По выражениям, представленным в табл.2, можно построить несколько различных вариантов схем. В табл.3 приведены 5 различных вариантов построения схемы данного КП. Для каждого варианта в табл.3 указана следующая информация:

- корпуса микросхем, используемые для построения схемы КП;

- аппаратурные затраты, необходимые для реализации функций С2, С3 и С4 (WС2, WС3 и WС4 соответственно);

- общие аппаратурные затраты W, которые определяются как сумма аппаратурных затрат отдельных функций;

- задержка схемы КП Т.

Таблица 3

Варианты построения функциональной схемы

преобразователя кода 8421 в код с избытком 3

Номер варианта

WС2

WС3

WС4

W

Т

1

1/2 ЛР1

6/12

1/3 ЛА4

1/2 ЛР1

10/12

3/4 ЛА3

9/12

25/12

3t

2

1/2 ЛР1

6/12

1/2 ЛР1

1/2 ЛА3

1/3 ЛА4

1/4 ЛИ1

19/12

25/12

2t

Продолжение табл.3

Номер варианта

WС2

WС3

WС4

W

Т

3

1/2 ЛР1

6/12

1/2 ЛР1

1/4 ЛА3

1/3 ЛА4

1/4 ЛИ1

16/12

22/12

2t

4

1/2 ЛР1

6/12

1/2 ЛР1

1/2 ЛД1

12/12

1/2 ЛР1

1/2 ЛА3

9/12

27/12

2t

5

1/4 ЛП5

1/4 ЛА3

6/12

1/2 ЛЛ1

1/4 ЛИ1

1/4 ЛП5

12/12

18/12

3t

Для реализации функции С1 не требуется логических элементов, т.к. входную информацию схемы можно подавать с переключательного регистра лабораторного стенда в парафазном коде, и поэтому WС1=0 и Т=0. При желании можно построить еще ряд схем и сравнить их с полученными по оценкам W и Т.

Проведем сравнительный анализ вариантов, приведенных в табл. 3 оценивая качество схем по параметрам W и Т. В дальнейшем для сокращения записи присвоим каждой схеме номер, который будет соответствовать номеру варианта в табл.3. Например, схему, построенную в соответствии с вариантом 1, будем называть схемой 1 и т.д. Нетрудно заметить, что схема 5, в которой при реализации функций С3 и С4 используется общий элемент, будет иметь наименьшие аппаратные затраты (W = 18/12), а схемы 2, 3, 4 - наименьшую задержку по сравнению с другими схемами (Т = 2t). Из трех последних указанных схем предпочтительнее схема 3, т.к. при одинаковой задержке с другими схемами она имеет минимальные аппаратурные затраты (W = 22/12). В данном примере не существует схемы, которая была бы наилучшей сразу по двум критериям (W и Т). Схема, имеющая наименьшую сложность, приведена на рис.3, а наилучшая по быстродействию - на рис.4.

Рис.3

Рис.4

2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Выполнение работы состоит в проверке работоспособности КП, синтезированного в соответствии с индивидуальным заданием, в системе MicroCap и на стенде.

1. КП собирается в моделирующей системе MicroCap. Порядок моделирования и контроля работоспособности приведены ранее (см. л.р. № 40).

2. КП собирается на коммуникационном поле лабораторного стенда. На входы КП информация подается в парафазном коде с переключательного регистра, а все выходы КП выводятся на индикацию. Контроль работоспособности схемы осуществляется по таблице функционирования КП.

3. ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Задание к лабораторной работе формируется по табл.4 и 5. В табл.4 приведены разновидности двоично-десятичных кодов, которые используются в данной лабораторной работе, а в табл.5 указан вид КП, который необходимо синтезировать.

Таблица 4

Десятичное число

Двоичный код

Двоично-десятичные коды

1

2

3

4

5

6

7

8421

7421

5421

2421

5211

изб3

Грея

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

1000

1001

1010

0000

0001

0010

0011

0100

1011

1100

1101

1110

1111

0000

0001

0010

0011

0100

1011

1100

1101

1110

1111

0000

0001

0011

0101

0111

1000

1010

1101

1110

1111

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

0000

0001

0011

0010

0110

0111

0101

0100

1100

1101

Таблица 5

Номер

варианта

Входной код КП

Выходной код КП

Номер

варианта

Входной код КП

Выходной код КП

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

8421

7421

2421

5421

ИЗБ3

5211

Грея

7421

2421

ИЗБ3

5421

5211

7421

5211

Грея

5211

2421

5211

ИЗБ3

Грея

2421

7421

5211

ИЗБ3

5421

2421

8421

Грея

7421

2421

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

8421

8421

7421

5421

Грея

2421

5211

ИЗБ3

Грея

ИЗБ3

5421

5421

2421

ИЗБ3

Грея

Грея

2421

ИЗБ3

7421

ИЗБ3

Грея

5421

8421

5421

7421

Грея

5211

7421

2421

8421

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.  Индивидуальное задание на синтез КП.

2.  Таблица функционирования КП.

3.  Минимизированные алгебро-логические выражения для системы выходных функций преобразователя кодов.

4.  Таблица различных вариантов построения функциональных схем КП. Сравнительный анализ вариантов и выбор наилучшего варианта по критериям W и T.

5.  Схемы преобразователя кода с наилучшими оценками качества.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.  Назовите способы реализации КП. Как выбрать оптимальный способ реализации?

2.  КП преобразует код А1А2А3А4 в код С1С2С3С4 (используются все 16 комбинаций). Определить наилучший способ реализации.

3.  Из каких этапов состоит синтез КП?

4.  Как сравнивать между собой схемы, реализующие одну и ту же функцию

Похожие материалы

Информация о работе