2.3 Описание функционирования двоично-десятичного счетчика.

По таблице 4 для функции переходов счётчика Q⁺_r=f_r(Q₃,Q₂,Q₁,Q₀) и функции переносаP₄можно составить диаграммы Вейча.

Рисунок 5 – диаграммы Вейча функции переноса P₄.

Рисунок 6 – диаграммы Вейча функций переходов счётчика.

Рисунок 7 – диаграммы Вейча входных сигналов для каждого из входящих в состав счётчика T-триггеров.

Рис. 5. Диаграмма Вейча для функции переносаP_4.

Рис. 6.Диаграммы Вейча функций переходов счётчика.

Рис. 7.диаграммы Вейча входных сигналов для каждого из входящих в состав счётчикаT-триггеров.

Исходя из полученных диаграмм Вейча, можно получить функции возбуждения для каждого триггера, входящего в состав счётчика и построить временные диаграммы (рис 8).

(2)

Рис. 8. Временная диаграмма счетчика.

По этим формулам можно понять какие именно сигналы подаются на входы Tтриггеров, входящих в состав счётчика. Так, на вход первого триггера, формирующего нулевой разряд выходного числа, постоянно подаётся сигнал высокого уровня (логическая единица). На вход каждого следующего триггера, как видно из формул, подаются различные сочетания (дизъюнкции и конъюнкции) выходных сигналов остальных триггеров. Функция переносаP₄формируется как конъюнкция выходных сигналовQ₃иQ₀первого и четвёртого триггеров.

2.5 Схемы подключения для реализации в системе на кристалле

Чтобы успешно применить для разработки двоично-десятичного счётчика САПР «MaxPlus» и САПР «FastChip» необходимо определить набор допустимых для реализации проекта элементов, их параметры, связи между элементами.

Самый общий вариант схемы подключения счётчика представлен на рисунке 30.

Рис. 9.Схема подключения устройства.

Поясним обозначения, приведённые на рисунке 9. C– синхроимпульс, который подаётся на логическую схему, формирующую, собственно, сам двоично-десятичный счётчик. Синхроимпульс генерируется с помощью счётчика, входящего в библиотеку модулей САПРFastChip.T0 – сигнал, подающийся на счётный вход первого триггера. Этот сигнал не изменяется с течением времени и постоянно равен логической единицы.Q₀, …,Q₃– разряды числа, формируемого счётчиком. Эти разряды специальным способом подаются на семисегментный индикатор, который отображает полученное десятичное число.

Логика счётчика формируется исходя из формулы 2. Таким образом, на рисунке 10 представлено условно-графическое изображение логической схемы, составляющей основу двоично-десятичного счётчика.

Рис. 10. Логическая схема счетчика.

Именно эту логическую схему, реализующую функции двоично-десятичного счётчика, и необходимо построить с помощью САПР «MaxPlus» и САПР «FastChip».

3. Практическая часть

3.1 Описание сборки цифрового устройства в сапрMaxPlus.

Среда MaxPlusявляется системой автоматизированного проектирования (САПР). Она используетWindows–интерфейс. Среда служит для составления логических схем, их программирования, а также для построения временных диаграмм, наглядно отражающих режимы работы схемы.

Рис. 11. САПР MaxPlus.

Основное окно программы (рис. 11) включает в себя строку меню, 2 панели команд и рабочую область. При использовании различных режимов среды (составление схем, построение временных диаграмм и т.д.), внутри рабочей области появляются соответствующие окна. Для разных режимов инструменты на левой панели инструментов могут изменяться в соответствии с используемым режимом. Например, для графического редактора доступны инструменты, меняющие тип соединения элементов, а в редакторе временных диаграмм можно выбрать форму сигнала.

Рис. 12. Режимы работы САПРMaxPlus.

Основные рабочие режимы, используемые при выполнении лабораторных работ – это графический редактор и редактор временных диаграмм. Графический редактор (GraphicEditor) используется для построения логических схем. Схемы составляются из элементов, которые находятся в библиотеках среды. Редактор временных диаграмм (WaveformEditor) используется для построения временных диаграмм, отражающих работу схем, полученных синтезированием в графическом режиме. Для этого надо задать форму сигналов на входе, и САПРMaxPlusрассчитает форму сигналов на выходах схемы. При этом учитываются временные задержки, неизбежные в реальности, они отражаются на форме выходных сигналов.

Как было описано в предыдущем пункте, необходимо добавить в схему нужные элементы и расположить их соответствующим образом. На этом этапе необходимо руководствоваться схемой, представленной на рисунке 10. Из схемы ясно, что при построении потребуется три элемента-входа (input), пять элементов-выходов (output), четыреT-триггера (tff), четыре элемента «И» на две переменные (and2), один элемент «И» на три переменные (and3), один элемент «ИЛИ» на две переменных (or2), один элемент «НЕ» (not). Выбранные элементы необходимо разместить на схеме, переименовать и соединить друг другом так, как показано на рисунке 13.

Рис. 13. Логическая схема цифрового устройства в САПРMaxPlus.

Здесь T0 – постоянный единичный сигнал, подаваемый на первый триггер,H– синхросигнал,PRNиCLRN– асинхронные входы установки «1» и «0».

Некоторые связи в схеме имеют довольно сложную конфигурацию – нужно изобразить их. Для этого на левой панели инструментов нажимаем на кнопку, на которой изображён уголок. Этот инструмент позволяет самостоятельно изображать связи элементов. При использовании данного инструмента линии связей могут изгибаться только под прямым углом.

Осталось откомпилировать схему, чтобы САПР «MaxPlus» проверила ошибки. Но сначала надо сохранить проект. После сохранения жмем на кнопку на верхней панели инструментов, на которой изображена дискета с жёлтой линией сверху. Откроется окно компилятора, и через некоторое время, когда проект откомпилируется, на экран выведется сообщение об ошибках и предупреждениях (рис. 14). Если таковые имеются, то их необходимо устранить, и после этого снова откомпилировать проект. Только после устранения ошибок можно начать строить временные диаграммы.

Рис. 14. Компиляция проекта в средеMaxPlus.