Потехин / Summator

Министерство образования и науки РФ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра телевидения и управления (ТУ)

ОТЧЁТ

по лабораторной работе по дисциплине

«Информационные технологии и вычислительная техника»

НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР

Выполнили: студенты гр. 151

___________ Осиновская Е.

___________ Тимофеев А.

______________ Назаренко Л.

“___”________________2013г.

Преподаватель:

_____________ Потехин В.А.

“___”______________2013 г.

2013

1 Введение

Целью данной работы является ознакомление с принципами работы накапливающего сумматора, реализованного на микросхемах К155ИМ3, К155ТМ8 и схеме коррекции.

2 Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема устройства представлена на рисунке 2.1. Она включает в себя два четырёхразрядных комбинационных сумматора D1, D2, схему коррекции D3, D4, два регистра D5, D6.

Комбинационные сумматоры D1, D2 (микросхема К155ИМЗ) выполняют операцию суммирования двух четырёхразрядных двоичных чисел А и В с учётом переноса из предыдущего разряда Р₀ и формирование переноса в последующий разряд Р. Закон функционирования i-го разряда сумматора:

Pi-1	Ai	Bi	A + B	Pi
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

Таким образом, булевы функции, описывающие работу сумматора имеют вид:

,

.

Регистры D5, D6 (микросхема К155ТМ8) служат как регистр хранения результата сложения (D5) и как буферный регистр (D6). Они имеют выходы сброса в нулевое состояние R0? Причём сброс осуществляется асинхронно низким уровнем сигнала на входе. При этом выполняются микрооперации:

Y1: PrD5(4) := 0;

Y2: PrD6(4) := 0.

Синхровходы С служат для записи информации, установленной на входах D1, D2, D3, D4 в регистры, т.е. выполняются следующие микрооперации:

Y3: PrD5(4) := S2;

Y4: PrD6(4) := PrD5(4).

Таким образом комбинационные сумматоры выполняют следующие функции сложения:

D1: S1 = PrD5(4) + A(4);

D2: S2 = S1 + const,

где: А(4) – четырёхразрядное двоичное число, поступающее на субблок с разъёма;

Si – сумма, образованная на выходе i-го сумматора (i = 1, 2);

const – константа, формируемая в схеме коррекции.

Схема коррекции D3, D4 предназначена для выработки констант. Она формирует две константы. Если на сумматоре складываются числа в двоичном коде, то в блок коррекции поступает признак К = 0 и блок вырабатывает константу, равную нулю, т.е. на D2 формируется сумма:

S2 = S1 + 0.

Если же на сумматоре будут складываться числа в двоично-десятичном коде (К = 1), то в определённых условиях схема коррекции вырабатывает константу G = 0110, т.е. на D2 формируется сумма:

S2 = S1 + 0110₍₂₎.

D1

D2

D5

D6

40 1

45 2 1 13

D₁

D₂

D₃

D₄

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

D₁

D₂

D₃

D₄

Q₁

Q₂

Q₃

Q₄

9 1

13 1

RG

D

38 3 2 10

1 11

1 10

RG

D

8 2

11

34 4

2 8

C

C

3 5

2 7

36 5

2 3

7

R

R

11 6 4 3

3 4

15 4 3 3

4

10 7

5 1

4 16

14 5

4 1

28 8

16 1

24 9 6

7

3 10 8

9

D3.1

10

&

D4.2

27 +5В

&

D3.2

D3.3

D3.4

&

&

48 0В

&

2

D4.1

&

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема накапливающего сумматора

В таблицах 2.1 – 2.2 приведена схема коммутации контактов накапливающего сумматора и макета.

Таблица 2.1 – Схема коммутации входа накапливающего сумматора и макета

Вход сумматора	Тумблер	Макет	Плата
P0	Е0	J17	40
А0	Е1	J15	45
А1	Е2	J13	38
А2	Е3	J11	34
А3	E4	J9	36
C1	F1	J16	11
R1	F6	J5	10
C2	F7	J3	28
R2	F8	J1	24
D3.3	F0	J18	3
Eпит=5В		I47	27
Заземление		J47	2

Таблица 2.2 – Схема коммутации выхода накапливающего сумматора и макета

Выход сумматора	Индикаторы	Макет	Плата
Q1	А1	I30	8
Q2	А2	I28	6
Q3	А3	I26	32
Q4	А4	I24	30
P4	A0	I32	42

3 Результаты работы и их анализ

А) Выполним сложение чисел в двоичном коде (без коррекции).

1) Просуммируем числа 0001, 0011 и 1011, в результате получилось число 1111.

Проверка:

; .

Результат проверки полностью совпал с результатом эксперимента.

2) Просуммируем числа 1001, 0011 и 0100, в результате получилось число ×0000. Где × – индикатор переполнения, т.е. при суммировании без коррекции это просто единица в старшем (пятом) разряде.

Проверка:

; .

При проверке значение суммы вышло за четвёртый разряд (т.е. увеличилось на единицу в старшем пятом разряде), что соответствует индикатору переполнения в эксперименте. Те же знаки, которые попали в имеющиеся четыре разряда, полностью совпали с расчётными (0000), следовательно, результат верный.

Б) Выполним сложение тех же чисел в двоично-десятичном коде (с коррекцией).

1) Просуммируем числа 0001, 0011 и ×0001 (×0001 в двоично-десятичном коде, это 1011 в двоичном, таким образом × – означает переполнение, т.е. × в двоично-десятичном коде равно 1010 в двоичном (10, если в десятичном). В результате эксперимента получилось число ×0101.

Проверка (в обычном двоичном коде, с последующим пересчётом):

; , т.к. => ;

.

При проверке в двоичном коде значение суммы вышло за границу переполнения (стало больше, чем 1001), вследствие чего при переводе значения суммы в двоично-десятичный код надо было учесть значение переполнения. Те же знаки, которые не вышли за границу переполнения, полностью совпали с расчётными (0101), следовательно, результат верный.

2) Просуммируем числа 1001, 0011 и 0100, в результате получилось число ×0110.

Проверка:

; ;

.

При проверке в двоичном коде значение суммы вышло за границу переполнения (стало больше, чем 1001), вследствие чего при переводе значения суммы в двоично-десятичный код надо было учесть значение переполнения. Те же знаки, которые не вышли за границу переполнения, полностью совпали с расчётными (0110), следовательно, результат верный.

4 Вывод

В ходе выполнения работы было осуществлено знакомство с общими принципами работы накапливающего сумматора, реализованного на микросхеме К155ИМ3, К155ТМ8 и схеме коррекции. Устройство было собрано методом ручной пайки на учебном макете.

Были подробно изучены операций сложения в двоичном и двоично-десятичном кодах, на основании которых была осуществлена проверка исправности устройства. Выходные числа (Q), полученные на практике, полностью совпадают с расчётными, что свидетельствует о правильности сборки и функционирования накапливающего сумматора.

Выходной результат формируется с учётом состояния входа коррекции. Высокому уровню напряжения на входе соответствует включение коррекции, т.е. суммирование в двоично-десятичном коде. При суммировании в двоично-десятичном коде схема коррекции вырабатывает константу 0110.