Курсовая / КР по МПУ
.odtМИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра «Радиотехнические Системы»
Курсовая работа
по дисциплине
«Микропроцессорные устройства»
Вариант 14
Выполнил: студент гр.
Проверил: Припутин В.С.
Москва, 2025 г.
Выполнение
Задание 1
Рисунок
1 — Исходная схема комбинированного
устройства
ДНФ
Промежуточные выражения:
z1 = ¬(x1 + ¬(x3)), z2 = ¬(x1 * x2), z3 = ¬(x2 + x3), z4 = z1*z2, z5 = (z3 + z4)
Таблица 1 - Таблица истинности
x1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
x2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
x3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
z1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
z2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
z3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
z4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
y |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
СДНФ при помощи: 1) склеивания (поглощения), 2)Карты Карно
1) y = ¬(x1)x2¬(x3) + ¬(x1)x2x3 + x1¬(x2)x3 + x1x2x3
Склейка
¬(x1)x2¬(x3) + ¬(x1)x2x3 = (x3+¬(x3))¬(x1)x2 = ¬(x1)x2
¬(x1)x2x3 + x1x2x3 = ¬(x1 + x1)x2x3 = x2x3
x1¬(x2)x3 + x1x2x3 = (¬(x2) + x2)x1x3 = x1x3
у = ¬(x1)x2 + x2x3 + x1x3
Таблица 2 — Импликантная таблица
|
¬(x1)x2¬(x3) |
¬(x1)x2x3 |
x1¬(x2)x3 |
x1x2x3 |
¬(x1)x2 |
* |
* |
|
|
x2x3 |
|
* |
|
* |
x1x3 |
|
|
* |
* |
Мы исключаем х2х3
МДНФ: y = ¬(x1)x2 + x1x3
1
2)
Таблица 3 — Карта Карно
X1x2 x3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
МДНФ: y = ¬(x1)x2 + x1x3
Вывод: Видно что результаты склейки и Карты Карно совпадают
Рисунок 2 — Структурная схема по МДНФ
Cтруктурная схема МДНФ имеет 4 элемента вместо 6.
Схема и формула в базисе И-НE
y = ¬(¬(¬(x1)x2 + x1x3)) = ¬(¬(¬(x1)x2)*¬(x1x3))
Рисунок 3 – Структурная схема устройства, полученная на основе МДНФ в базисе И-НЕ
2
КНФ
Промежуточные выражения:
z1 = ¬(x1 + ¬(x3)), z2 = ¬(x1 * x2), z3 = ¬(x2 + x3), z4 = z1*z2, z5 = (z3 + z4)
Таблица 4 - Таблица истинности
x1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
x2 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
x3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
z1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
z2 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
z3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
z4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
y |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
СКНФ при помощи: 1) склеивания (поглощения), 2)Карты Карно
1) y = (¬(x1)+¬(x2)+¬(x3)) * (¬(x1)+¬(x2)+x3) * (x1+¬(x2)+¬(x3))* (x1+x2+¬(x3))
Склейка
(¬(x1)+¬(x2)+¬(x3)) * (¬(x1)+¬(x2)+x3) = (x3+¬(x3))(¬(x1)+¬(x2)) = ((x1)+(x2))
(¬(x1)+¬(x2)+¬(x3)) * (x1+¬(x2)+x3) = (x1+¬(x1))(¬(x3)+¬(x2)) = ((x3)+(x2))
(x1+x2+¬(x3)) * (x1+¬(x2)+x3) = (x1+¬(x3))(x2+¬(x2)) = (x3+¬(x1))
у = ((x1)+(x2)) * ((x3)+(x2)) * (x3+¬(x1))
Таблица 5 — Импликантная таблица
|
¬(x1)+¬(x2)+¬(x3) |
¬(x1)+¬(x2)+x3 |
x1+¬(x2)+¬(x3) |
x1+x2+¬(x3) |
(x1)+(x2) |
* |
* |
|
|
(x3)+(x2) |
* |
|
* |
|
x3+¬(x1) |
|
|
* |
* |
Мы исключаем (x3)+(x2)
МКНФ: y = (x3+¬(x1))*((x1)+(x2))
2)
Таблица 6 — Карта Карно
X1x2 x3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
МКНФ: y = (x3+¬(x1))*((x1)+(x2))
Вывод: Видно что результаты склейки и Карты Карно совпадают
3
Рисунок 2 — Структурная схема по МКНФ
Cтруктурная схема МКНФ имеет 4 элемента вместо 6.
Схема и формула в базисе ИЛИ-НE
y = ¬(¬((x1+¬(x3))*(¬(x1)+¬(x2))) = ¬(¬(x1+¬(x3)) + ¬(¬(x1)+¬(x2)))
Рисунок 3 – Структурная схема устройства, полученная на основе МКНФ в базисе ИЛИ-НЕ
Задание 2
Таблица 7 - Таблица истинности
x1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
x2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
x3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
х4 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
y |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
СДНФ при помощи: 1) склеивания 2) карты Карно
4
1)
5
Таблица 6 — Импликантная таблица
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
¬(х3)(х4) |
* |
* |
* |
* |
* |
|
|
(х1)(х4) |
|
|
|
* |
* |
|
|
Мы исключаем (х1)*(х4)
МДНФ у = (¬(х1)*х2*х4)+(х1*¬(х2)*¬(х3))+(¬(х3)*х4)
2)
Таблица 8 — карта Карно
x1х2х3х4 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
0 |
0 |
0 |
1 |
01 |
1 |
1 |
1 |
1 |
11 |
0 |
1 |
0 |
0 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
МДНФ у = (¬(х1)*x2*х4)+((х1)*¬(х2)*¬(x3))+(¬(х3)*х4)
Вывод: Видно что результаты склейки и Карты Карно совпадают
6
Рисунок 4 — Структурная схема устройства, полученная на основе МДНФ
Схема и формула в базисе ИЛИ-НE
y = ¬(¬((x4*¬(x3))+(¬(x1)*x2*х4)+(х1*¬(x2)*¬(x3))) = ¬(¬(x4*¬(x3)) * ¬(¬(x1)*x2*х4)*¬(х1*¬(x2)*¬(x3))))
Рисунок 5 — Структурная схема устройства, полученная на основе МДНФ в базисе И-НЕ
7
СКНФ при помощи: 1) склеивания 2) карты Карно
1)
8
9
10
МКНФ у = ((х1)+(х4))*((х2)+¬(х3))*(¬(х1)+¬(х3))*(¬(х2)+(х4))
2)
Таблица 8 — карта Карно
x1х2х3х4 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
0 |
0 |
0 |
1 |
01 |
1 |
1 |
1 |
1 |
11 |
0 |
1 |
0 |
0 |
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
МКНФ у = ((х1)+(х4))*((х2)+¬(х3))*(¬(х1)+¬(х3))*(¬(х2)+(х4))
Вывод: Видно что результаты склейки и Карты Карно совпадают
Рисунок
6
— Структурная
схема устройства, полученная на основе
МКНФ
11
Схема и формула в базисе ИЛИ-НE
y = ¬(¬(((х1)+(х4))*((х2)+¬(х3))*(¬(х1)+¬(х3))*(¬(х2)+(х4)))) = ¬(¬((х1)+(х4))+¬((х2)+¬(х3))+¬(¬(х1)+¬(х3))+¬(¬(х2)+(х4))))
Рисунок 7 — Структурная схема устройства, полученная на основе МДНФ в базисе И-НЕ
Эксперимент
Моделирование для ПЛИС Spartan6
Для проверки полученных схем воспользуемся графическим редактором САПР Xilinx ISE Web Pack и для каждого из вариантов задания смоделируем в нем сложное комбинационное устройство, которое будет иметь 4 выхода, соответствующих полученным в курсовой работе схемам. Работа устройства описывается в модуле VHDL.
12
Схема 34
Рисунок 15 - Схема моделирования сложного комбинационного устройства
Листинг файла Shema34.vhd:
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity Shema34 is
Port ( x1 : in STD_LOGIC;
x2 : in STD_LOGIC;
x3 : in STD_LOGIC;
ymdnf : out STD_LOGIC;
ynand : out STD_LOGIC;
ymknf : out STD_LOGIC;
ynor : out STD_LOGIC);
end Shema34;
architecture Behavioral of Shema34 is
begin
-- Реализация схем для варианта со схемой 34
ymdnf<=(not x3 and x4)or(x1 and x2 and x4)or(x1 and not x2 and not x3); -- по полученной МДНФ
ynand<=((x4 nand(x3 nand x3))nand(x2 nand (x1 nand x1)))nand(x1 nand(x2 nand x2)); -- в базисе "И-НЕ"
ymknf<=(x1 or not x3)and(not x1 or not x2); -- по полученной МКНФ
ynor<=(x1 nor(x3 nor x3))nor((x1 nor x1)nor(x2 nor x2)); -- в базисе "ИЛИ-НЕ"
end Behavioral;
13
Запустив симуляцию созданного проекта, получаем осциллограммы разработанного устройства в симуляторе ISim:
Рисунок 16 - Осциллограммы входных и выходных сигналов устройства
Схема 15
Рисунок 17 - Схема моделирования сложного комбинационного устройстваЛистинг файла Shema15.vhd:
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity Shema15 is
Port ( x1 : in STD_LOGIC;
x2 : in STD_LOGIC;
x3 : in STD_LOGIC;
ymdnf : out STD_LOGIC;1
ynand : out STD_LOGIC;
14
ymknf : out STD_LOGIC;
ynor : out STD_LOGIC);
end Shema15;
architecture Behavioral of Shema15 is
begin
-- Реализация схем для варианта со схемой 15
ymdnf<=(not x1 and not x2)or not x3; -- по полученной МДНФ
ynand<=((x1 nand x1)nand(x2 nand x2))nand x3; -- в базисе "И-НЕ"
ymknf<=(not x2 or not x3)and(not x1 or not x3); -- по полученной МКНФ
ynor<=((x2 nor x2)nor(x3 nor x3))nor((x1 nor x1)nor(x3 nor x3)); -- в базисе "ИЛИ-НЕ"
end Behavioral;
Запустив симуляцию созданного проекта, получаем осциллограммы разработанного устройства в симуляторе ISim:
Рисунок 18- Осциллограммы входных и выходных сигналов устройства
Задание без схемы 19
Рисунок 19 - Схема моделирования сложного комбинационного устройства
15
Листинг файла BezShemi19.vhd:
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity BezShemi19 is
Port ( X1 : in STD_LOGIC;
X2 : in STD_LOGIC;
X3 : in STD_LOGIC;
X4 : in STD_LOGIC;
Ymdnf : out STD_LOGIC;
Ynand : out STD_LOGIC;
Ymknf : out STD_LOGIC;
Ynor : out STD_LOGIC);
end BezShemi19;
architecture Behavioral of BezShemi19 is
begin
-- Реализация схем для варианта без схемы 19
Ymdnf<=(not X1 and X2 and not X4)or(X2 and not X3 and X4)or(not X1 and not X3); -- по полученной МДНФ
Ynand<=(not X1 nand not(X2 nand not X4))nand not((X2 nand not(not X3 nand X4))nand(not X1 nand not X3)); -- в базисе "И-НЕ"
Ymknf<=(X2 or not X3)and(not X3 or not X4)and(not X1 or X2)and(not X1 or X4); -- по полученной МКНФ
Ynor<=(X2 nor not X3)nor not((not X3 nor not X4)nor not((not X1 nor X2)nor(not X1 nor X4))); -- в базисе "ИЛИ-НЕ"
end Behavioral;
Запустив симуляцию созданного проекта, получаем осциллограммы
Рисунок 20 - Осциллограммы входных и выходных сигналов устройства
16