Минобрнауки России

Санкт петербургский государственный Электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ВТ

Отчёт

По лабораторной работе №3

По дисциплине «Элементарная база цифровых систем»

Студенты гр. 3316	Кирейкова С.А. Котов Н.А.
Преподаватель	Ельчанинов М.Н.

Санкт-Петербург 2026

Содержание

Y

Содержание 2

Протокол выполнения лабораторной работы. 4

Разработка функциональной схемы. 4

Результаты функционального и временного моделирования, их анализ. 7

Функциональная схема, сгенерированная в Quartus II 8

Список и назначение внешних контактов, описание процесса макетирования. 9

Вывод. 10

Цель работы

Цель работы – закрепить навыки синтеза комбинационных схем в процессе проектирования логической схемы типового комбинационного узла с заданным функциональным назначением в среде Quartus II

Задание

Разработать схему типового комбинационного узла в соответствии с заданием, в качестве базовых элементов использовать примитивы библиотеки САПР Quartus.

Вариант №9: преобразователь 4-разрядного двоичного кода в код Хемминга (4–3).

Протокол выполнения лабораторной работы.

Разработка функциональной схемы.

Для разработки функциональной схемы, была взята таблица из методических материалов (рис. 1) и на ее основе построена таблица истинности (рис.2).

Рисунок 1 – таблица из методических материалов

Рисунок 2 - таблица истинности

Далее мы использовали карты Карно для минимизации ДНФ функций Y2, Y1 и Y0 (рис. 3).

Рисунок 3 - минимизация функций

К выходам Y6-Y3 были подключены входные сигналы, так как никаких преобразований для старших разрядов кода Хэмминга не требуется.

На основе вычислений, представленных выше, была разработана схема, в качестве базовых элементов которой использовались примитивы библиотеки САПР Quartus II (рис. 4 -7).

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Результаты функционального и временного моделирования, их анализ.

Результат функционального моделирования (рис. 8 - 9).

Рисунок 8 - Результат функционального моделирования

Рисунок 9 - Результат функционального моделирования

По результатам функционального моделирования установлено, что схема работает корректно, а все выходы формируют одинаковый результат, соответствующий заданной функции.

Результат временного моделирования (рисунок 10).

Рисунок 10 - Результат временного моделирования

Анализ временного моделирования:

В ходе временного моделирования наблюдаются промежуточные состояния сигналов на выходе схемы. Это связано с различным временем распространения сигналов по логическим элементам. При изменении входных сигналов отдельные входы логических элементов переключаются не одновременно, что приводит к кратковременному появлению неопределённых или некорректных значений на выходе. Также по временной диаграмме видно, что выходной сигнал формируется с задержкой относительно входного, составляющей приблизительно 10 нс. Данная задержка обусловлена временем распространения сигнала через логические элементы схемы.

Функциональная схема, сгенерированная в Quartus II

Рисунок 11 - функциональная схема

Список и назначение внешних контактов, описание процесса макетирования.

Вывод.

В ходе выполнения лабораторной работы были закреплены навыки синтеза комбинационных схем с использованием примитивов библиотеки САПР Quartus II. В соответствии с заданием был разработан преобразователь 4-разрядного двоичного кода в код Хемминга (4–3).

На основе таблицы истинности были получены логические функции выходных сигналов, выполнена их минимизация с использованием карт Карно и построена функциональная схема устройства. Реализация схемы осуществлялась с применением базовых логических элементов.

В результате функционального моделирования установлено, что схема корректно реализует заданную функцию преобразования. Временное моделирование показало наличие задержки распространения сигнала порядка 10 нс, а также кратковременных переходных процессов (глитчей), обусловленных различием задержек в логических элементах. Данные эффекты являются характерными для комбинационных схем и не влияют на корректность установившихся значений выходных сигналов.

10