Дата последнего обновления файла 24.02.2012

Лабораторная работа 2. Синтез логических схем

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO2.

Цель работы: Научиться синтезировать цифровые логические схемы по заданной таблице истинности.

Подготовка к лабораторной работе

По конспекту лекций "цифровые устройства" изучить принципы синтеза принципиальной схемы комбинационных устройств:

  1. на основе совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ);
  2. на основе совершенной конъюнктивной нормальной формы (СКНФ);
  3. Минимизация полученного логического выражения.

Изучить принципиальную схему лабораторного стенда LESO2 и определить какая часть исследуемой схемы реализована аппаратно, а какая будет реализована с помощью среды автоматизированного проектирования Quartus II.

Повторить принципы исследования цифровых устройств на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) в среде Quartus II.

Задание к работе

По заданной таблице истинности составить логические выражениния СДНФ и СКНФ, затем минимизировать эти выражения. По полученным выражениям реализовать три принципиальные схемы цифрового комбинационного устройства с заданной таблицей истинности.

Таблица 1. Заданная таблица истинности
x1 x2 x3 y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1

1. Исследовать схему, полученную по таблице истинности (таблица 1) на основе СДНФ.

Для этого сконфигурировать ПЛИС в соответствии со схемой СДНФ, полученной вами в процессе выполнения домашнего задания. Подключить к входам схемы переключатели S6, S7, S8, а к выходу светодиод LED 8. (Можно на входе применить любые три переключателя из восьми доступных на стеде. Точно так же можно и на выходе схемы применить любой из восьми светодиодов.

Устанавливая на входах схемы с помощью переключателей все возможные кодовые комбинации и наблюдая за светодиодом, заполнить таблицу истинности исследуемого устройства.

2. Исследовать схему, полученную по таблице истинности (таблица 1) на основе СКНФ.

Для этого сконфигурировать ПЛИС в соответствии со схемой СКНФ, полученной вами в процессе выполнения домашнего задания. Подключить к входам схемы переключатели S1,S2,S3, а к выходу светодиод LED 1. Можно не создавать новый проект, а отредактировать проект, созданный в пункте 1.

Устанавливая на входах схемы с помощью переключателей все возможные кодовые комбинации и наблюдая за светодиодом, подключенным к выходу микросхемы, заполнить таблицу истинности исследуемого устройства.

3. Исследовать минимизированную схему

Для этого сконфигурировать ПЛИС в соответствии со схемой, полученной вами в результате минимизации СДНФ. Подключить к входам схемы переключатели S4,S5,S6, а к выходу — светодиод LED 5.

Устанавливая на входах схемы с помощью переключателей все возможные кодовые комбинации и наблюдая за светодиодом, заполнить таблицу истинности полученного комбинационного устройства.

Содержание отчета

  1. Цель работы
  2. Заданная таблица истинности
  3. Логическое выражение на основе СДНФ
  4. Логическое выражение на основе СКНФ
  5. Минимизированное логическое выражение
  6. Схемы, синтезированные на основе СДНФ, СКНФ и в результате минимизации
  7. Таблицы истинности, полученные в результате исследования схем
  8. Выводы

Контрольные вопросы

  1. Что такое СДНФ?
  2. Что такое СКНФ?
  3. Как записать СДНФ, используя таблицу истинности устройства?
  4. Как записать СКНФ, используя таблицу истинности устройства?
  5. Как разработать схему логического устройства, используя СДНФ?
  6. Как разработать схему логического устройства, используя СКНФ?
  7. Как лучше синтезировать логическое устройство (на основе СДНФ или СКНФ), если значение функции в таблице истинности имеет больше нулей, чем единиц?
  8. Как разработать логическое устройство, если оно имеет несколько выходов?
  9. Что такое минимизация логического выражения?
  10. Запишите основные законы алгебры логики.
  11. Расскажите, как определить таблицу истинности логического устройства экспериментально, используя лабораторный стенд.

Литература:

  1. Микушин А.В., Сажнев А.М., Сединин В.И. Цифровые устройства и микропроцессоры. СПб, БХВ-Петербург, 2010.
  2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб, БХВ-Петербург, 2004.
  3. Дж. Ф. Уэкерли Проектирование цифровых устройств. М, Постмаркет, 2002.
  4. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. М, Радио и связь, 1987.
  5. Программируемые логические матрицы (Электронный учебник по курсу компьютерная электроника, Харьковский национальный университет радиоэлектроники)

Вместе с лабораторной работой "Синтез логических схем" выполняют:

Лабораторная работа 1. Работа с Quartus II
http://digteh.ru/digital/lab/1/

Лабораторная работа 3. Исследование комбинационных схем
http://digteh.ru/digital/lab/3/

Лабораторная работа 4. Исследование работы триггеров
http://digteh.ru/digital/lab/4/

Лабораторная работа 5. Исследование работы регистров
http://digteh.ru/digital/lab/5/

Лабораторная работа 6. Исследование цифровых счетчиков (делителей частоты)
http://digteh.ru/digital/lab/6/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2015

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100