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

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.

Таблица 2

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

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.

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

Таблица 5

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