МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ВТ
Отчет по лабораторной работе № 2
«Проектирование комбинационного узла на основе дешифратора и мультиплексора»
Вариант 6
Студенты гр. 6306 |
|
Гордиенко М. Е. |
|
|
Габульбаров С. А. |
|
|
Колышкин Е. С. |
Преподаватель |
|
Бондаренко П. Н. |
Санкт-Петербург
2019
Цель работы
Получить практические навыки в использовании дешифратора и мультиплексора для воспроизведения произвольных логических функций.
Задание
Часть 1:
Реализовать комбинационную схему в соответствии с заданием к лабораторной работе №1 с использованием дешифратора и мультиплексора. Сравнить варианты реализации.
Спроектированную в лабораторной работе №1 схему следует использовать в текущей работе как библиотечный блок. Схема верхнего модуля проекта должна включать в себя три функционально законченных независимых узла: блок, спроектированный в лабораторной работе №1; блок, реализующий функцию с использованием мультиплексора; блок, реализующий функцию на базе дешифратора.
Набор входных данных, на которых переключательная функция равна логической единице: 0, 1, 5, 8, 9, 13, 14, 15.
Часть 2:
Разработать комбинационную схему управления индикацией на светодиодах.
На вход комбинационной схемы управления семисегментным индикатором должен подаваться 4-х разрядный двоичный код, на 8-ми разрядном выходе формироваться код, обеспечивающий необходимое изображение в соответствии с расположением сегментов на индикаторе.
Ход работы
Часть 1:
Функциональная схема устройства.
На рис.1 представлена таблица истинности заданной функции.
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
F |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Рис. 1
Используем схему из Лабораторной работы №1 как библиотечный блок (рис.2):
Рис. 2
Реализуем комбинационный узел на основе мультиплексора (рис.3):
Рис. 3
И на основе дешифратора (рис.4):
Рис. 4
Схема узла в САПР Quartus II.
На рис. 5 представлена итоговая схема для проведения эксперимента.
Рис. 5
Функциональное и временное моделирование.
Результаты функционального моделирования приведены на рис.6. Как видно, выводы всех реализаций совпадают.
Рис. 6
Результаты временного моделирования приведены на рис.7.
Рис. 7
Заметны временные задержки, величина которых не превышает 3 ns.
Внешние контакты, макетирование.
Привязав пины (рис. 8), загружаем с помощью встроенного программатора логику в ПЛИС Cyclone II EP2C5Q208C8. Используя переключатели входов, проверяем соответствие выходных сигналов заданной функции.
Рис. 8
Часть 2:
Функциональная схема устройства.
На рис.9 представлена таблица истинности, реализующая перебор значений семисегментного индикатора.
Рис. 9
Схема узла в САПР Quartus II.
Рис. 10
Рис. 10 (продолжение)
Функциональное и временное моделирование.
Результаты функционального моделирования приведены на рис.11.
Рис. 11
Результаты временного моделирования приведены на рис.12.
Рис. 12
На временной диаграмме (рис. 12) можно наблюдать значительный сдвиг из-за временных задержек.
Внешние контакты, макетирование.
Подключим входные сигналы к переключателям. Выходные контакты подключим к входам семисегментного индикатора (рис. 13).
Рис. 13
Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы были получены практические навыки в использовании дешифратора и мультиплексора для воспроизведения произвольных логических функций.