Лабораторна робота Вивчення роботи суматорів

Мета: Дослідити роботу неповного однорозрядного суматору на логічних елементах.

Дослідити роботу повного 4-розрядного суматору у інтегральному виконанні (К155ІМЗ).

Обладнання: Стенд універсальний ОАВТ.

Плата №1, технологічна карта 1-9.

Плата №3, технологічна карта 3-3.

Техніка безпеки:

• Напруга живлення стенду "ОАВТ"- 220 В, 50 Гц є небезпечною для життя !!!

• Стенд перед початком роботи необхідно заземлити.

• Встановлення до стенду плат та їх заміну проводити тільки при вимкненому живленні стенду.

• Для уникнення ураження електричним струмом забороняється розбирати стенд та самостійно замінювати плавкі вставки.

• Забороняється встановлювати до стенду плати, які не вказані в інструкції. Після закінчення роботи вимкнути живлення стенду та відключити стенд від мережі живлення.

Теоретичні відомості:

Суматором називається комбінаційний логічний пристрій, призначений для виконання операції арифметичного складання чисел, представлених у вигляді двійкових кодів.

За числом виводів розрізняють: напівсуматори, однорозрядні суматори та багато розрядні суматори. Бгаторозрядні суматори поділяються на послідовні та паралельні.

Розрізняють комбінаційні суматори – пристрої, що не мають власної пам’яті, та накопичуючи суматори, що мають власну внутрішню пам’ять.

За способом тактування розрізняють синхронні ті асинхронні суматори.

В залежності від системи числення, що використовується, розрізняють двійкові, двійково-десяткові та інші типи суматорів.

Алгоритм операції арифметичного складання

s = x₁’x₀ + x₁x₀’, (1)

p = x₁x₀. (2)

Функція, описана виразом (1), дуже часто зустрічається при розробці цифрових пристроїв. Її називають функцією Виключне АБО, або сумою по модулю два. Таким чином, для складання двох однорозрядних двійкових кодів необхідно виконати логічну операцію Виключне АБО.

Операція Виключне АБО-НІ матиме наступну ФАЛ:

s = x₁’x₀’ + x₁x₀. (3)

Логічні елементи, що виконують операції Виключне АБО та Виключне АБО-НІ, завжди мають тільки два входи, тобто операція завжди виконується лише над двома змінними.

Для складання старших розрядів багато розрядних двійкових слів таблиця істинності повинна бути доповненою змінною можливого перенесення з молодшого розряду.

ФАЛ, що описує результат складання в цьому випадку, матиме вигляд:

p = x₁x₀ + (x₁ x₀)P_-1 (4)

З виразу (4) видно, що для отримання суми двох старших розрядів необхідно спочатку виконати операцію Виключне АБО над початковими складовими х₁ та х₀, а потім ще одну операцію Виключне АБО над результатом першої операції та сигналом перенесення з попереднього розряду. Для отримання сигналу перенесення також необхідно скористатися результатом операції Виключне АБО над складниками х₁ та х₀.

ФАЛ двійкового напівсуматора

s = x₁’x₀ + x₁x₀’, (5)

p = x₁x₀. (6)

Для її технічної реалізації потрібні елементи І та Виключне АБО.

Технічна реалізація виразу (5) наведена на рисунку 1.

Рисунок.1. – Структурна реалізація операції Виключне АБО (а) та її умовне позначення (б).

Хід роботи:

Підключити до стенду плату №1, після чого можна включити живлення стенду.

Встановити до стенду технологічну карту 1-9, на якій приведено схему, неповного однорозрядного суматору. Виконати усі можливі комбінації вхідних, сигналів (за допомогою перемикачів SА1 та SА2) та скласти таблиці істинності, причому для двох вихідних сигналів (відповідні ним світлодіоди -НLI, НL2).

Замалювати до звіту схему суматору, що досліджується з дотриманням логічного узгодження вхідних та вихідних сигналів.

Виключити живлення стенду. Замінити плату №1 на плату №3, після чого включити живлення стенду. Встановити до стенду технологічну карту 3-3, на якій приведено схему дослідження 4-розрядного суматору.

Виконати 5 прикладів на складання чисел (операнди обрати самостійно, кожен приклад виконати вручну та на стенді). Перевірити вплив наявності зовнішнього сигналу перенесення на результат виконання операції на стенді. Результати занести до таблиці. Запис операндів та результату ручного виконання проводити у двійковому вигляді, а запис результату, який отримано на стенді проводити у шістнадцятирічному вигляді та поруч у двійковому.

Рисунок 5 -Технологічна картка суматора

Операнд А	Операнд В	Результат ручного виконання операції	Результат, який отримано на стенді

Виконати 5 прикладів на віднімання чисел за допомогою додаткового коду (операнди обрати самостійно, кожен приклад виконати вручну та на стенді). Перевірити вплив . наявності зовнішнього сигналу перенесення на результат виконання операції на стенді. Результати занести до таблиці.

Операнд А(пр код)	Операнд А(дод. код)	Операнд В(пр код)	Операнд В(дод. код)	Результат ручного виконання операції (дод.код)	Результат ручного виконання операції	Результат, який отримано на стенді

Запис операндів та результату ручного виконання проводити у двійковому вигляді, запис результату, який отримано на стенді проводити у шістнадцятирічному вигляді та поруч у двійковому.

3міст звіту

Звіт повинен містити назву та мету роботи, перелік обладнання, схеми їхнологічних карт, таблиці істинності неповного однорозрядного суматору, таблиці за результатами виконання складання та віднімання чисел, висновки по роботі.

Контрольні питання:

1. Визначення суматору, їх різновиди та УГП

2. Схеми повного та неповного однорозрядних суматорів на логічних елементах.

3. Побудова повного однорозрядного суматору на неповних суматорах та логічних елементах.