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:
- на основе совершенной дизъюнктивной нормальной формы (СДНФ);
- на основе совершенной конъюнктивной нормальной формы (СКНФ);
- 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
- Цель работы
- Заданная таблица истинности
- Логическое выражение на основе СДНФ
- Логическое выражение на основе СКНФ
- Минимизированное логическое выражение
- Схемы, синтезированные на основе СДНФ, СКНФ и в результате минимизации
- Таблицы истинности, полученные в результате исследования схем
- Выводы
Контрольные вопросы
- Что такое СДНФ?
- Что такое СКНФ?
- Как записать СДНФ, используя таблицу истинности устройства?
- Как записать СКНФ, используя таблицу истинности устройства?
- Как разработать схему логического устройства, используя СДНФ?
- Как разработать схему логического устройства, используя СКНФ?
- Как лучше синтезировать логическое устройство (на основе СДНФ или СКНФ), если значение функции в таблице истинности имеет больше нулей, чем единиц?
- Как разработать логическое устройство, если оно имеет несколько выходов?
- Что такое минимизация логического выражения?
- Запишите основные законы алгебры логики.
- Расскажите, как определить таблицу истинности логического устройства экспериментально, используя лабораторный стенд.
