Добавил:

bagiwow Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

Автоматика и телемеханика

Файл:

лаб1

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

10.12.2013

Размер:

436.22 Кб

Скачать

☆

2. Лабораторная работа № 1

«Исследование комбинационных схем,

определенных булевыми уравнениями»

Цель работы: исследование работы базовых ЛЭ в системе MAX+plus II, создание и преобразование логических функций, составление таблицы истинности, определение инерционности.

Задание: реализовать логическую функцию .

Порядок выполнения работы

1. Подготовка проекта

1.1. Запустить систему MAX+plus II.

1.2. Создать новый графический файл (File\new), из предложенных типов файлов выбрать расширение .gdf (Graphic Editor File) (рис. 1).

1.3. Сохранить файл File\Save As.. как Logic.gdf в папке c:\Student\AT\ (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

1.4. Сделать данный проект текущим: File\Project\Set Project to Current File или сочетание Ctrl+Shift+J.

1.5. Установка масштабной сетки: Options\Guideline Spacing. Ввести 10 по оси Х и Y.

1.6. Собрать в рабочем поле графического редактора схему, соответствующую заданной функции:

а) вставить символ элемента И-НЕ (nand2): Symbol\Enter Symbol или двойной щелчок в любом месте рабочего поля; выбрать указанный элемент в библиотеке примитивов c:\program files\altera\maxplus2\ \max2lib\prim либо сразу ввести его название в поле Symbol Name;

б) аналогичным образом вставить элементы or2, input и output (названия ЛЭ соответствуют международным, например, and – И, nor – И-НЕ, и т.д. (см. прил. 1), а число определяет количество входов);

в) так как требуется три входа, то следует дважды скопировать элемент input, переместив его с нажатой клавишей Ctrl. Таким же образом можно копировать и группы символов со связями, выделенных с помощью мыши;

г) После двойного щелчка на PIN_NAME становится возможным ввод названия клеммы. Назвать входные клеммы x1, x2, x3 и выход – y, провести соединительные линии (если навести указатель мыши на выход input до появления крестика, нажать левую кнопку и, не отпуская её, довести линию до входа ЛЭ, а затем отпустить, то останется соединительная линия). Таким образом, получим схему:

1.7. Указать серию FLEX 8000 и тип ПЛИС EPF8282ALC84-4 (Assign\Device), сняв предварительно галочку Show Only Fastest Speed Grades:

1.8. Сохранить и откомпилировать проект: File\Project\Save & compile (ctrl+L) или нажать на соответствующую иконку .

1.9. Указать Functional SNF Extractor в меню Processing и нажать старт (при этом создается файл списка соединений, используемого при временном моделировании):

После перекомпиляции нужно снять галочку и закрыть компилятор.

2. Симуляция

2.1. Открыть редактор сигналов: Max+plus II\Waveform Editor.

2.2. Сохранить текущий файл временных диаграмм как logic.scf (File\Save As…\ok).

2.3. Ввести в поле редактора выводы входа и выхода Node\Enter nodes from SNF. В появившемся окне нажать следующую последовательность: List\=>\ok (или двойной щелчок на каждой строке).

2.4. Задать время окончания симуляции File\End time…10 us (10s) и шаг сетки Options\Grid size…1 us. Для того чтобы уместить на экране весь интервал времени нужно нажать на :

2.5. Расположить выводы в нужном порядке, перетаскивая их пиктограммы, и задать всевозможные входные комбинации следующими способами:

а) выделить интервал (один или несколько тактов) и задать ему уровень или ;

б) нажать , после чего при выделении интервала мышкой, его уровень будет автоматически меняться на противоположный;

в) выделить поле нажатием в колонке name на нужном канале, нажать и указать начальное значение (Starting Value) и коэффициент умножения периода (Multiplied By):

Получаем:

2.6. Сохранить файл и выполнить симуляцию: Max+plusII\Simulator…Start.

Работа элемента будет отражена в редакторе сигналов. Составить по временной диаграмме таблицу истинности.

2.7. Проанализировать теоретические и экспериментальные данные на наличие совпадений (не совпадений).

3. Анализ временных задержек

3.1. Открыть анализатор состязания сигналов: Max+plusII\Timing analyzer.

3.2. Выбрать Delay Matrix в меню Analysis (или нажать ) и нажать Start:

3.3. Получим время прохождения сигнала от каждого входа до каждого выхода схемы проекта. Проанализировать инерционность использованных логических элементов.

4. Работа со стендом

4.1. Распределение ресурсов стенда: выводам х1, х2, х3 присвоим кнопки key1, key2, key3 соответственно (см. прил. 2–4), а состояние y будет показывать светодиод led1.

4.2. Так как отжатым кнопкам соответствует логическая единица (см. прил. 3, 4) и ток через светодиоды течет только при «нуле» на выходе, то в графическом файле Logic.gdf необходимо внести изменения в схему, поставив инверторы (not) после входов х1, х2, х3 и перед выходом y:

4.3. Связать выводы схемы проекта с выводами ПЛИС стенда (см. прил. 2): Assign\ Pin/Location/Chip.. – указать в поле Node Name название вывода и в поле Pin номер канала стенда согласно описанию в таблице (для добавления вывода в список нажимать Add):

Открыть окно Pin\Location\Chip можно и щелкнув в графическом редакторе правой кнопкой мышки на символе вывода и выбрав соответствующие пункты в контекстном меню.

4.4. Сохранить и откомпилировать проект.

Выполнить в присутствии преподавателя (лаборанта):

4.5. Подготовить стенд к работе:

а) подключить к разъему платы кабель устройства Byte Btaster, который в свою очередь должен быть подключен к разъему LPT компьютера;

б) подключить к разъему платы кабель блока питания +12В;

в) включить источник питания – на плате должен загореться индикатор питания.

4.6. Выбрать в системе MAX+plusII команду меню Assign\ Global Project Device Options и в открывшемся диалоговом окне в строке Configuration Scheme указать Passive Serial, после чего установить опции Reserve и Tri-State для вывода Data0, и удалить эти опции для всех остальных выводов.

4.7. Вызвать приложение MAX+plusII\Programmer, при активном окне приложения щелкнуть по меню Options\Hardware Setup и установить для Hardware_Type значение ByteBlaster(MV), ввести ОК. Инициировать процесс загрузки ПЛИС, щелкнув на кнопке Configure приложения Programmer.

4.8. Проверить работу схемы, нажимая кнопки в различных комбинациях.

Задания для самостоятельной работы

1. Исследовать работу ЛЭ: И (and), И-НЕ (nand), ИЛИ (or), ИЛИ-НЕ (nor), НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ (xor), РАВНОЗНАЧНОСТЬ (xnor). Составить таблицы истинности, провести симуляцию, анализ задержек и проверить работу элементов на стенде, задавая входные комбинации кнопками key1, key2 и выводя результаты на светодиоды led1–led6.

2. Ввести схемы следующих функций:

Используя функциональную симуляцию, доказать, что f1 = f2. Составить таблицу истинности. Сравнить быстродействие схем. Проверить работу схемы на стенде, задавая входные комбинации переключателями sw1–sw4 и выводя результаты на светодиоды led1, led2.

3. Ввести схемы следующих функций:

4. Ввести схемы следующих функций:

5. Реализовать функцию XOR (исключающее ИЛИ): в виде суммы произведений входных переменных и их инверсий на И-НЕ (f2) и ИЛИ-НЕ (f3). Используя графический редактор MAX+plusII ввести схемы разработанных вариантов, используя функциональную симуляцию доказать тождественность реализованных вариантов. Составить таблицу истинности. Сравнить быстродействие схем. При работе со стендом входные комбинации задавать с помощью кнопок key1, key2, а результат отобразить на светодиодах led1-led3.