Лабораторная работа №7

Тема: : Исследование цифровых микропроцессорных устройств в ЕWB

Цель: Изучить назначение, структуру и принципы роботы комбинированных цифровых микропроцессорных устройств. Реализовать и исследовать в ЕWB основные функциональные модули на основе цифровых микропроцессорных устройств.

Теоретические сведения

Шифратором называется устройство, предназначенное для преобразования чисел, например, из десятичной системы в двоичную систему счисления. Основное применение шифраторов – это введение информации с клавиатуры. Обозначение CD(n-m), где n – количество входов, m – число выходов.

Дешифратором называется комбинационная цифровая схема с несколькими входами и выходами, преобразующая код, подаваемый на входы, в сигнал на одном из выходов В полном дешифраторе CD(n-m) количество выходов m = 2ⁿ, где n - число входов. Если дешифратор имеет менее 2ⁿ выходов, то такой дешифратор называется неполным

Мультиплексор – комбинационное цифровое устройство для управляемой передачи данных от нескольких источников информации X в один выход F согласно коду адреса A.

Мультиплексор имеет n адресных шин, m = 2ⁿ – входов и один информационный выход F. Обозначение MUX(m-1).

Сумматором называется комбинационное логическое устройство, предназначенное для выполнения операции арифметического сложения чисел, представленных в виде двоичных кодов. Операция вычитания заменяется сложением чисел в обратном или дополнительном кодах. Операции умножения и деления сводятся к реализации многократных сложений и сдвигов. Сумматор складывает числа поразрядно, учитывая перенос из младшего разряда и формируя результат сложения и перенос в старший разряд. По числу входов различают: полусумматоры, полные сумматоры. Файлы для моделирования этих элементов расположены в папке Lab_2_1\Модели, в них используются индикаторы, которые отражают происходящие операции с логическими функциями. В описании иногда приведены рисунки без части индикаторов, имеющихся в моделях, для экономии места.

Полусумматор (HS) складывает два двоичных числа одного, самого младшего разряда A₀, B₀ без учета переноса в этот разряд (младше разрядов нет). Одноразрядный полный сумматор складывает три двоичных числа и имеет соответствующие им входы: для разряда слагаемого A_n, разряда слагаемого B_n, входного сигнала переноса из младшего разряда carry in. Результат сложения: Sum _n и перенос в старший разряд carry out. Полный сумматор состоит из трех полусумматоров.

Ход работы

Задание 1.1

С помощью комбинаций входных сигналов изучить работу шифратора CD(4-2), файл L2_CD_01.ewb, и его таблицу истинности.

Задание 1.2. Составить таблицу истинности 1.1 шифратора CD(4-2).

Номер входа X (N10)	Выходной код Y (N2)
	Y1	Y0
0
1
2
3

Задание 1.3

Заполнить таблицу истинности 1.2 приоритетного шифратора CD(8-3), файл L2_CD_02.ewb. В клетки таблицы в разделе «Информационные входы», где может находиться 0 или 1, не оказывающие влияния на результат шифрации в разделе «Выходы», записать знак «Х».

Таблица истинности CD(8 – 3) Таблица 1.2

№	Служебный вход	Информационные входы									Выходы
	EI	X7	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0	EO		Y2	Y1	Y0
0	0									1		0	0	0
1	0									1		0	0	1
2	0									1		0	1	0
3	0									1		0	1	1
4	0									1		1	0	0
5	0									1		1	0	1
6	0									1		1	1	0
7	0									1		1	1	1
8	0											1	1	1
9	1

Задание 1.4

Заполнить таблицу истинности (табл. 1.3) указателя старшей единицы CD(8-3), файл L2_CD_03.ewb. В клетки таблицы в разделе «Информационные входы», где может находиться 0 или 1, не оказывающие влияния на результат в разделе «Выходы», записать знак «Х».

Таблица истинности CD(8 – 3) Таблица 3

№	Сл. вход	Информационные входы								Служебные выходы			Информационные выходы
	EI	X7	X6	X5	X4	X3	X2	X1	X0		EO	GS		Y2	Y1	Y0
0	1													0	0	0
1	1													0	0	0
2	1													0	0	1
3	1													0	1	0
4	1													0	1	1
5	1													1	0	0
6	1													1	0	1
7	1													1	1	0
8	1													1	1	1
9	0

Задание 2.1

С помощью комбинаций входных сигналов изучить работу дешифратора DC(2-4), файл L2_DC_01.ewb (папка Модели 1), и его таблицу истинности.

Задание 2.2

Изучить работу дешифратора - демультиплексора DC(3-8), файлы L2_DC_02.ewb, L2_DC_03.ewb.

Задание 2.3

Изучить работу DC(3-8) файл L2_DC_05.ewb и составить его таблицу истинности (табл. 2.1)

Таблица истинности DC(3 – 8) Таблица 2.1

Входы							Выходы
Служебные			Информационные
EI1	EI2	EI3		X2	X1	X0		Y7	Y6	Y5	Y4	Y3	Y2	Y1	Y0
1	0	0		0	0	0
1	0	0		0	0	1
1	0	0		0	1	0
1	0	0		0	1	1
1	0	0		1	0	0
1	0	0		1	0	1
1	0	0		1	1	0
1	0	0		1	1	1
0	0	0		Х	Х	Х
1	1	0		Х	Х	Х
1	0	1		Х	Х	Х

Входы				Выходы
X3	X2	X1	X0		a	b	c	d	e	f	g
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	0	1

Знак «Х» означает любую величину переменной.

Задание 2.4. Изучить работу преобразователей кодов: файлы L2_DEC_01.ewb – L2_DEC_03.ewb (Модели 2).

Задание 2.5. Задавая комбинации входных сигналов с помощью выключателей, изучить работу преобразователя кодов, файл L2_DEC_04.ewb. Составить его таблицу истинности (табл. 2.3). Если сегмент на индикаторе зажигается, то в таблице необходимо указать единицу, иначе – ноль. Выключатели X₀ …X₃ соответствуют входному двоичному входу. Ключи используются для моделирования работы дешифратора.

EI	A2	A1	A0	Номера входов X на выходе F
	0	0	0
	0	0	1
	0	1	0
	0	1	1
	1	0	0
	1	0	1
	1	1	0
	1	1	1
	1	1	1	–

Задание 3.1. Изучить работу мультиплексоров, файлы L2_MUX_01.ewb – L2_MUX_06.ewb.

Задание 3.2. Составить таблицу истинности MUX(8-1), файл L2_MUX_02.ewb (таблица 3.1) , где A₀ управляется кнопкой А, A₁ – кнопкой В, A₂ – кнопкой С.

Таблица истинности MUX(8-1)

1-ое слагаемое			2-ое слагаемое				Результат
N10	N2		N10	N2			N10		N2
	A1	A0		B1	B0	Перенос			S1	S0
1	0	1	0	0	0
0	0	0	1	0	1
1	0	1	1	0	1
2	1	0	1	0	1
3	1	1	1	0	1
2	1	0	3	1	1
3	1	1	3	1	1

Задание 4.1 – 4.3. С помощью комбинаций входных логических сигналов изучить работу полусумматора, полного сумматора (L2_add_01.ewb - L2_add_07.ewb) и полного вычитателя (L2_add_08.ewb), их таблиц истинности.

Задание 4.4. С помощью двухразрядного сумматора, файл L2_add_05.ewb, и одноразрядного вычитателя, файл L2_add_08.ewb, провести расчеты и заполнить таблицы 4.1 и 4.2 соответственно.

Уменьшаемое		Вычитаемое		Займ		Результат
A n		B n		E n-1
N10	N2	N10	N2	N10	N2	N10	E n (N2)	D n (N2)
1	1	0	0	0	0
0	0	–1	1	0	0
0	0	0	0	–1	1
1	1	0	0	–1	1
1	1	–1	1	0	0
0	0	–1	1	–1	1

В них используются обозначения: двоичный код N₂, десятичное число N₁₀, A₁ – старший, A₀ – младший разряды, для B и S аналогично, D _n – результат вычитания в разряде n; E_n-1 – займ в младший разряд n-1. E_n – займ из старшего разряда n +1. Знак «–» означает, что число вычитается из уменьшаемого.

Десятичное число	Двоичный код
	Z	Q2	Q1	Q0
7
4
1
0
- 1
- 4
- 7

Задание 5.1. Используя модель биполярного ЦАП, файл L8_13.ewb, получить коды соответствующих десятичных чисел, указанных в таблице:

Вывод: