Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронновычислительных систем (КИБЭВС)
ЛОГИЧЕЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Электроника и схемотехника 2»
Вариант №18
Студент гр.
__.__
Руководитель
__.__.2022
Томск 2022
Введение
Цель работы – изучить основные инструменты САПР QuartusII и научиться моделировать в ней работу схем на основе простых логических элементов.
Постановка задачи. Собрать на холсте и продемонстрировать работу схем 2И, 2ИЛИ, 2искл.ИЛИ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ и схему по варианту в двух режимах. Описать логические элементы на SystemVerilog HDL и промоделировать их в двух режимах. Составить таблицу истинности для логических элементов и сверить ее с результатами моделирования.
Схема по варианту: = , где «*» - логическое И, « » - логическое исключающее ИЛИ.
2
1. УСТРОЙСТВО 2И
1.1ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Данное устройство дает на выходе логический сигнал 1 только тогда, когда на обоих входах логический сигнал 1.
Таблица 1.1.1 – таблица истинности 2И
a |
b |
a*b |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1.2 ФОРМУЛА
Формула этой логической операции выглядит следующим образом:
=
1.3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
На рисунке 1.3.1 представлена функциональная схема 2И.
Рисунок 1.3.1 – Функциональная схема 2И
a,b являются входами, а c – выходом, выдающим результат схемы 2И.
1.4 КОД НА SYSTEMVERIILOG HDL
Ниже приведен код схемы 2И: module and_2(
input a, b, output c); assign c = a&b; endmodule
a,b являются входами, а c – выходом, выдающим результат схемы 2И.
1.5 МОДЕЛИРОВАНИЕ
На рисунке 1.5.1 представлено моделирование схемы 2И в режиме Timing.
3
Рисунок 1.5.1 – моделирование в режиме Timing
Так как моделирование в режиме timing приближено к реальности и отображает задержки переключения, из-за чего результат немного искажается от идеального.
На рисунке 1.5.2 представлено моделирование схемы 2И в режиме
Functional.
Рисунок 1.5.2 – моделирование в режиме Functional
Один временной интервал равен 100 наносекунд. Если сравнить моделирование в режиме Functional, то оно полностью совпадает с таблицей истинности.
4
2.УСТРОЙСТВО 2ИЛИ
2.1ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Данное устройство дает на выходе логический сигнал 0 только тогда, когда на обоих входах логический сигнал 0.
Таблица 2.1.1 – таблица истинности 2ИЛИ
a |
b |
а+b |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.2 ФОРМУЛА
Формула этой логической операции выглядит следующим образом:
=
2.3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
На рисунке 2.3.1 представлена функциональная схема 2ИЛИ.
Рисунок 2.3.1 – Функциональная схема 2ИЛИ
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2ИЛИ.
2.4 КОД НА SYSTEMVERIILOG HDL
Ниже приведен код схемы 2ИЛИ: module or_2(
input x1,x2, output y);
assign y = x1 | x2; endmodule
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2ИЛИ.
2.5 МОДЕЛИРОВАНИЕ
На рисунке 2.5.1 представлено моделирование схемы 2ИЛИ в режиме
Timing.
5
Рисунок 2.5.1 – моделирование в режиме Timing
Так как моделирование в режиме timing приближено к реальности и отображает задержки переключения, из-за чего результат немного искажается от идеального.
На рисунке 2.5.2 представлено моделирование схемы 2ИЛИ в режиме
Functional.
Рисунок 2.5.2 – моделирование в режиме Functional
Один временной интервал равен 100 наносекунд. Если сравнить моделирование в режиме Functional, то оно полностью совпадает с таблицей истинности.
6
3. УСТРОЙСТВО 2ИСКЛ.ИЛИ
3.1 ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Данное устройство дает на выходе логический сигнал 0 только тогда, когда на обоих входах логический сигнал 0 или на обоих 1.
Таблица 3.1.1 – таблица истинности 2искл.ИЛИ
a |
b |
а b |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
3.2 ФОРМУЛА
Формула этой логической операции выглядит следующим образом:
=
3.3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
На рисунке 3.3.1 представлена функциональная схема 2искл.ИЛИ.
Рисунок 3.3.1 – Функциональная схема 2искл.ИЛИ
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2искл.ИЛИ.
3.4 КОД НА SYSTEMVERIILOG HDL
Ниже приведен код схемы 2искл.ИЛИ: module x_orsv (
input x1, x2, output y);
assign y = x1 ^ x2; endmodule
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2искл.ИЛИ.
3.5 МОДЕЛИРОВАНИЕ
На рисунке 3.5.1 представлено моделирование схемы 2искл.ИЛИ в режиме
Timing.
7
Рисунок 3.5.1 – моделирование в режиме Timing
Так как моделирование в режиме timing приближено к реальности и отображает задержки переключения, из-за чего результат немного искажается от идеального.
На рисунке 3.5.2 представлено моделирование схемы 2искл.ИЛИ в режиме
Functional.
Рисунок 3.5.2 – моделирование в режиме Functional
Один временной интервал равен 100 наносекунд. Если сравнить моделирование в режиме Functional, то оно полностью совпадает с таблицей истинности.
8
4.УСТРОЙСТВО 2И-НЕ
4.1ТАБЛИЦА ИСТИННОСТИ
Данное устройство дает на выходе логический сигнал 0 только тогда, когда на обоих входах логический сигнал 1.
Таблица 4.1.1 – таблица истинности 2И-НЕ.
a |
b |
|
|
|
|
|
|
||
0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
|
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
0 |
|
4.2 ФОРМУЛА
Формула этой логической операции выглядит следующим образом:
=
4.3 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА
На рисунке 4.3.1 представлена функциональная схема 2И-НЕ.
Рисунок 4.3.1 – Функциональная схема 2И-НЕ
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2ИНЕ.
4.4 КОД НА SYSTEMVERIILOG HDL
Ниже приведен код схемы 2И-НЕ: module notand(
input x1,x2, output y);
assign y = ~(x1 & x2); endmodule
x1,x2 являются входами, а y – выходом, выдающим результат схемы 2ИНЕ.
4.5 МОДЕЛИРОВАНИЕ
На рисунке 4.5.1 представлено моделирование схемы 2И-НЕ в режиме
Timing.
9
Рисунок 4.5.1 – моделирование в режиме Timing
Так как моделирование в режиме timing приближено к реальности и отображает задержки переключения, из-за чего результат немного искажается от идеального.
На рисунке 4.5.2 представлено моделирование схемы 2И-НЕ в режиме
Functional.
Рисунок 4.5.2 – моделирование в режиме Functional
Один временной интервал равен 100 наносекунд. Если сравнить моделирование в режиме Functional, то оно полностью совпадает с таблицей истинности.
10