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 электронно-
вычислительных систем (КИБЭВС)
ШИФРАТОРЫ И ДЕШИФРАТОРЫ
Отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине «Электроника и схемотехника 2»
Вариант №9
Студент гр. ____
______________
__.__.202_
Преподаватель каф. КИБЭВС
__.__.202_
Томск 2022
Введение
Цель работы: научиться создавать шифраторы и дешифраторы на разных базисах и решать задачу увеличения их размерности.
Постановка задачи:
1. Составить таблицы истинности для схем согласно варианту 9:
|
Тип |
Базис |
Нарастить до |
|
|
|
|
Шифратор |
6-3 |
ИЛИ-НЕ |
- |
|
|
|
|
Дешифратор |
4-10 |
И-НЕ |
- |
|
|
|
|
Приоритетный |
8-3 |
И, ИЛИ, НЕ |
16-4 |
|
|||
шифратор |
|
|
|
|
|
|
|
Написать формулы для всех выходов в СДНФ или СКНФ.
2.Собрать схемы на холстах .bdf согласно полученным формулам.
3.Создать схему устройства согласно варианту большей размерности на основе созданного ранее символа.
4.Промоделировать работу всех схем в двух режимах. Сделать предположение, из-за чего возникает разница в результатах моделирования разных режимов и почему.
5.Сверить результаты моделирования с составленными таблицами истинности.
6.Повторить пп. 2-5 для заданного вариантом HDL (SystemVerilog). При масштабировании использовать модульное подключение.
7.Написать выводы о проделанной работе.
2
1. ШИФРАТОР X-Y
Согласно 9 варианту, у шифратора должно быть 6 входов на базисе ИЛИ-
НЕ. Количество выходов – 3. Ниже приведены таблица истинности (1.1) и
формулы для всех входов и выходов устройства. А также на рисунках 1.1-1.3
изображены схема и моделирование шифратора 6-3. На рисунках 1.4-1.6 код,
моделирование и RTL-схема.
Таблица 1.1 – Таблица истинности шифратора 6-3.
|
|
|
Входы |
|
|
|
|
Выходы |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
Y |
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
5 |
4 |
3 |
|
2 |
1 |
0 |
2 |
1 |
0 |
||
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
х |
х |
х |
|
х |
х |
х |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формулы для входов:
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
|
|
|
|
̅̅̅ |
= |
|||||||
0 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
|
|
|
̅̅̅ |
|
= |
|||||||
1 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
|
|
̅̅̅ |
|
|
= |
|||||||
2 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
|
̅̅̅ |
|
|
|
= |
|||||||
3 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
3
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
̅̅̅ |
|
|
|
|
= |
|||||||
4 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿ |
||||||
|
̅ |
|
|
|
|
|
|
= ̅̅̅ |
|||||||
5 |
|
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
4
Формулы для выходов:
2 = ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿
5 4
1 = ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿
3 2
0 = ̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿̿
5 3 1
= 5 4 3 2 1 0
Рисунок 1.1 – Функциональная схема шифратора 6-3.
5
Рисунок 1.2 – Моделирование схемы шифратора 6-3.
6
Рисунок 1.3 – Функциональный режим моделирования шифратора 6-3.
Рисунок 1.4 – Код шифратора 6-3 на SystemVerilog. 7
Рисунок 1.5 – Моделирование кода шифратора 6-3.
Decoder0
|
|
a~0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
||
x[5..0] |
IN[5..0] |
OUT[63..0] |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a~2 |
|
|
DECODER |
|
|
|
|
|
|
a~1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
a~3 |
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
a~4 |
a[2..0] |
E |
|
WideOr1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
WideOr0 |
|
|
|
Рисунок 1.6 – RTL-схема кода шифратора 6-3. |
|||||
8
2. ПРИОРИТЕТНЫЙ ШИФРАТОР (HPRI)
По условию варианта, нужно собрать схему приоритетного шифратора с
8 входами (3 выхода) на базисе И, ИЛИ, НЕ и нарастить его до 16 входов (4
выхода). Ниже приведены таблица истинности (2.1) и формулы для всех входов и выходов устройства 8-3. А также таблица (2.2) и формулы для масштабируемого устройства 16-4.
Таблица 2.1 – Таблица истинности приоритетного шифратора 8-3.
|
|
|
|
Входы |
|
|
|
|
|
|
Выходы |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
Y |
|
|
0 |
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
7 |
6 |
5 |
|
4 |
|
3 |
2 |
1 |
0 |
2 |
1 |
0 |
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
1 |
x |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
0 |
1 |
x |
x |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
|
1 |
x |
x |
x |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
|
x |
x |
x |
x |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
x |
|
x |
x |
x |
x |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
x |
|
x |
|
x |
x |
x |
x |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
x |
x |
|
x |
|
x |
x |
x |
x |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
x |
x |
x |
|
x |
|
x |
x |
x |
x |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формулы для выходов:
2 = ( 7 7 ∩ 6 7 ∩ 6 ∩ 5 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4) ∩ E
1 = ( 7 7 ∩ 6 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4 ∩ 3 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4 ∩ 3 ∩ 2) ∩ E
0 = ( 7 7 ∩ 6 ∩ 5 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4 ∩ 3 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4 ∩ 3 ∩ 2 ∩ 1) ∩
9
= ( 7 6 5 4 3 2 1 0) ∩
0 = 7 ∩ 6 ∩ 5 ∩ 4 ∩ 3 ∩ 2 ∩ 1 ∩ 0 ∩
10