Цифровые устройства и микропроцессоры (работа 1)

Министерство общего и профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Кафедра: Робототехнические системы

Контрольная работа

Цифровые устройства и микропроцессоры

Самара, 2001

Используя одноразрядные полные сумматоры построить функциональную схему трехразрядного накапливающего сумматора с параллельным переносом.

РЕШЕНИЕ:

Одноразрядный сумматор рис.1 имеет три входа (два слагаемых и перенос из предыдущего разряда) и два выхода (суммы и переноса в следующий разряд).

Таблица истинности одноразрядного сумматора.
a>i>	b>i>	c>i-1>	S>i>	C>i>
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

Сумматоры для параллельных операндов с параллельным переносом разработаны для получения максимального быстродействия.

Для построения сумматора с параллельным переносом введем две вспомогательные функции.

Функция генерации – принимает единичное значение если перенос на выходе данного разряда появляется независимо от наличия или отсутствия входного переноса.

Функция прозрачности – принимает единичное значение, если перенос на выходе данного разряда появляется только при наличии входного переноса.

Сформируем перенос на выходе младшего разряда:

На выходе следующего разряда:

В базисе И-НЕ:

Накапливающий сумматор представляет собой сочетание сумматора и регистра. Регистр выполним на D-триггерах (рис. 2).

Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей микропрограммы:

РЕШЕНИЕ:

Построение графа функционирования:

Управляющее устройство является логическим устройством последовательностного типа. Микрокоманда выдаваемая в следующем тактовом периоде, зависит от состояния в котором находится устройство. Для определения состояний устройства произведем разметку схемы алгоритма, представленной в микрокомандах (Рис. 1).

Полученные отметки а0, а1, а2, а3, а4 соответствуют состояниям устройства. Устройство имеет пять состояний. Построим граф функционирования.

Кодирование состояний устройства.

В процессе кодирования состояний каждому состоянию устройства должна быть поставлена в соответствие некоторая кодовая комбинация. Число разрядов кодов выбирается из следующего условия: , где М – число кодовых комбинаций, k – число разрядов. В рассматриваемом устройстве М = 5 k = 3.	Таблица 1
	Состояние	Кодовые комбинации
		Q>3>	Q>2>	Q>1>
	а0	0	0	0
	а1	0	0	1
	а2	0	1	0
	а3	0	1	1
	а4	1	0	0

Соответствие между состояниями устройства и кодовыми комбинациями зададим в таблице 1.

Структурная схема управляющего устройства.

Построение таблицы функционирования.

Текущее состояние	Следующее состояние	Условия перехода	Входные сигналы
обозначение	Кодовая комбинация	обозначение	Кодовая комбинация		Сигналы установки триггеров	Управляющие микрокоманды
	Q>3>	Q>2>	Q>1>		Q>3>	Q>2>	Q>1>
а0	0	0	0	а1	0	0	1	Х1; Х2	S>1>	Y1; Y4
а0	0	0	0	а0	0	0	0	Х1	---	---
а0	0	0	0	а4	1	0	0	Х1; Х2	S>3>	Y5; Y8
а1	0	0	1	а2	0	1	0	---	S>2>; R>1>	Y2;Y3
а2	0	1	0	а3	0	1	1	---	S>1>	Y6;Y10
а3	0	1	1	а0	0	0	0	Х4	R>2>; R>1>	Y7
а3	0	1	1	а1	0	0	1	Х4	R>2>	---
а4	1	0	0	а0	0	0	0	Х3	R>3>	Y9
а4	1	0	0	а2	0	1	0	Х3	R>3>; S>2>	---

Таблица перехода RS триггера.

Вид перехода триггера	Сигналы на входах триггера
	S	R
0 0	0	-
0 1	1	0
1 0	0	1
1 1	-	0

Запишем логические выражения для выходных значений комбинационного узла.

S>1 >Y1 Y4 = a0

S>3 >Y5 Y8 = X1 X2 a0

S>2 >R>1 >Y2 Y3 = a1

S>1 >Y6 Y10 = a2

R>2> R>1 > Y7 = X4 a3

R>2> = X4 a3

R>3> Y9 = X3 a4

R>3> S>2 >= X3 a4

Определим логическое выражение для каждой выходной величины.

S>3> = X1 X2 a0

S>2> = a1 Ú X3 a4

S>1> = a0 Ú a1

R>3> = X3 a4 Ú X3 a4

R>2> = X4 a3 Ú X4 a3

R>1> = a1 Ú X4 a3

Y1 Y4 = a0

Y5 Y8 = X1 X2 a0

Y2 Y3 = a1

Y6 Y10 = a2

Y7 = X4a3

Y9 = X3a4

Построение логической схемы комбинационного узла.

Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q_>3>, Q_>2>, Q_>1> могут быть получены с помощью дешифратора.