Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра комплексной информационной безопасности электронновычислительных систем (КИБЭВС)
ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Отчет по лабораторной работе №1
по дисциплине «Электроника и схемотехника» Вариант №2
Студент гр. 7х3-х
_______ ххххххх
05.05.2025
Руководитель Преподаватель КИБЭВС
_______ ххххххх
05.05.2025
Томск 2025
Введение
Целью работы является изучение основных инструментов САПР QuartusII и моделирования работы схем в ней на основе простых логических элементов.
Постановка задачи:
1.Собрать на холсте или разных холстах .bdf и промоделировать работу схем 2И(AND), 2ИЛИ(OR), 2ИСКЛ.ИЛИ(XOR), 2И-НЕ(NAND), 2ИЛИ-
НЕ(NOR) и 2ИСКЛ.ИЛИ-НЕ(XNOR) по аналогии с примером в методических указаниях в двух режимах;
2.Описать логические элементы из п.1 на HDL согласно варианту, в одном или разных модулях, в зависимости от того, как выполняется п.1, и промоделировать эти схемы;
3.Собрать схему на отдельном холсте .bdf для выражения из таблицы согласно варианту;
4.Промоделировать ее работу в двух режимах и сделать вывод;
5.Выполнить п.3 и п.4 только с помощью HDL согласно варианту;
6.Составить таблицу истинности для выражения из таблицы согласно варианту, сверить результаты моделирования с составленной таблицей истинности;
7.Написать выводы о проделанной работе.
2
1 ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1.1 Схема 2И
Таблица истинности для схемы 2И представлена в таблице 1.1. Таблица 1.1 – Таблица истинности 2И
|
Вход |
Выход |
|
|
|
|
|
X1 |
|
X2 |
Y |
|
|
|
|
0 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
Запись формулы схемы 2И (1.1): |
|
||
|
|
Y =X 1∩X 2 |
(1.1) |
На рисунке 1.1 представлена функциональная схема 2И. Схема была скомпилирована для дальнейшего моделирования.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема 2И
Было проведено моделирование схемы в двух режимах, результаты представлены на рисунке 1.2 и рисунке 1.3.
Рисунок 1.2 – Результат функционального режима
3
Рисунок 1.3 – Результат режима с задержкой На рисунке 1.4 элемент 2И описан на VHDL.
Рисунок 1.4 – Реализация на VHDL
4
1.2 Схема 2ИЛИ
Таблица истинности для схемы 2ИЛИ представлена в таблице 1.2. Таблица 1.2 – Таблица истинности 2ИЛИ
|
Вход |
Выход |
|
|
|
|
|
X1 |
|
X2 |
Y |
|
|
|
|
0 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
0 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
Запись формулы схемы 2ИЛИ (1.2): |
|
||
|
|
Y =X 1 X 2 |
(1.2) |
На рисунке 1.5 представлена функциональная схема 2ИЛИ. Схема была скомпилирована для дальнейшего моделирования.
Рисунок 1.5 – Функциональная схема 2ИЛИ
Было проведено моделирование схемы в двух режимах, результаты представлены на рисунке 1.6 и рисунке 1.7.
Рисунок 1.6 – Результат функционального режима
5
Рисунок 1.7 – Результат режима с задержкой На рисунке 1.8 элемент 2ИЛИ описан на VHDL.
Рисунок 1.8 – Реализация на VHDL
6
1.3 Схема 2ИСКЛ.ИЛИ
Таблица истинности для схемы 2ИСКЛ.ИЛИ представлена в таблице 1.3. Таблица 1.3 – Таблица истинности 2ИСКЛ.ИЛИ
|
Вход |
Выход |
|
|
|
|
|
X1 |
|
X2 |
Y |
|
|
|
|
0 |
|
0 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
0 |
1 |
|
|
|
|
0 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|
Запись формулы схемы 2ИСКЛ.ИЛИ (1.3): |
|
||
|
|
Y =X 1 X 2 |
(1.3) |
На рисунке 1.9 представлена функциональная схема 2ИСКЛ.ИЛИ. Схема была скомпилирована для дальнейшего моделирования.
Рисунок 1.9 – Функциональная схема 2ИСКЛ.ИЛИ
Было проведено моделирование схемы в двух режимах, результаты представлены на рисунке 1.10 и рисунке 1.11.
Рисунок 1.10 – Результат функционального режима
7
Рисунок 1.11– Результат режима с задержкой На рисунке 1.12 элемент 2ИСКЛ.ИЛИ описан на VHDL.
Рисунок 1.12 – Реализация на VHDL
8
1.4 Схема 2И-НЕ
Таблица истинности для схемы 2И-НЕ представлена в таблице 1.4. Таблица 1.4 – Таблица истинности 2И-НЕ
|
Вход |
Выход |
|||
|
|
|
|
|
|
X1 |
|
|
X2 |
Y |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Запись формулы схемы 2И-НЕ (1.4): |
|
||||
|
|
Y = |
|
|
(1.4) |
|
|
X 1∩X 2 |
|||
На рисунке 1.13 представлена функциональная схема 2И-НЕ. Схема была скомпилирована для дальнейшего моделирования.
Рисунок 1.13 – Функциональная схема 2И-НЕ
Было проведено моделирование схемы в двух режимах, результаты представлены на рисунке 1.14 и рисунке 1.15.
Рисунок 1.14 – Результат функционального режима
9
Рисунок 1.15 – Результат режима с задержкой На рисунке 1.16 элемент 2И-НЕ описан на VHDL.
Рисунок 1.16 – Реализация на VHDL
10