Badanie układów arytmetycznych
Badanie układów arytmetycznych
1. Pytania kontrolne (przykładowe)
a) Wyprowadzić, przy pomocy tablic Karnaugha, równania wyjść sumy i przeniesienia dla
półsumatora.
b) Narysować schemat logiczny półsumatora wykorzystując funktory NAND.
c) Określić funkcję sumy i funkcję przeniesienia dla pełnego sumatora, za pomocą tablic
Karnaugha.
d) Narysować, podać istotę działania oraz właściwości wielobitowego sumatora szeregowego.
e) Przedstawić i omówić schemat blokowy wielobitowego sumatora równoległego
z szeregową propagacją przeniesienia.
f) Omówić schemat blokowy i właściwości wielobitowego sumatora równoległego
z równoległą propagacją przeniesienia.
g) Podać kiedy występuje propagacja przeniesienia a kiedy generacja przeniesienia.
h) Narysować schemat blokowy oraz omówić zasadę działania układu umożliwiającego
realizację operacji dodawania lub odejmowania w kodzie U2, z wykorzystaniem układu
7483 (83A).
i) Narysować i omówić zasadę działania sumatora dziesiętnego (BCD), wykorzystującego
układ 7483 (83A).
j) Zaprojektować układ generacji bitu parzystości (nieparzystości) zależnie od wartości
sygnału sterującego, dla słowa czterobitowego.
2. Synteza i badanie układ półsumatora
2.1. Napisać równania logiczne określające pracę półsumatora, uwzględniając tylko funkcje
logiczne realizowane przez funktory określone przez wykładowcę.
S = ..........................................................................
C = ..........................................................................
2.2. Zaprojektować, wykorzystując program Multisim, układ półsumatora zgodnie
z przedstawionymi w punkcie 2.1 równaniami.
2.3. Sprawdzić poprawność działania zbudowanego układu wpisując uzyskane wyniki do
tabeli 1.
Tabela 1. Wyniki działania układu półsumatora
A B S C
0 0
0 1
1 0
1 1
1
Badanie układów arytmetycznych
3. Synteza i badanie sumatora jednobitowego
3.1. Wypełnić tablice Karnaugha dla funkcji sumy i przeniesienia sumatora pełnego.
Wyprowadzić równania opisujące funkcję sumy i przeniesienia tak, aby odpowiadały
funktorom podanym przez prowadzącego. Zbudować, wykorzystując Multisim, układ
sumatora pełnego.
AB AB
00 01 11 10 00 01 11 10
C-1 C-1
0 0
1 1
S C
3.2. Sprawdzić poprawność działania zbudowanego układu wpisując odpowiednie wartości
do tabeli 2.
Tabela 2 Wyniki działania układu sumatora pelnego
A B C-1 S C
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
4. Badanie sumatora 3-bitowego
4.1. Zbudować w programie Multisim, wykorzystując opracowany w punkcie 3-cim sumator
jednobitowy, układ 3-bitowego sumatora równoległego z przeniesieniami szeregowymi.
4.2. Sprawdzić, dla zadanych przez prowadzącego wartości wejściowych, poprawność
działania zbudowanego układu wpisując odpowiednie wartości do tabeli 3.
Tabela 3 Wyniki działania układu sumatora 3-bitowego
C-1 A2 A1 A0 B2 B1 B0 C3 S2 S1 S0
2
Badanie układów arytmetycznych
5. Badanie sterowania jednostki arytmetyczno-logicznej 74181 dla realizacji funkcji
zadanych przez prowadzącego
Sprawozdanie powinno zwierać:
1. Stronę tytułową.
2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:
" etapów wyprowadzania równań logicznych,
" schematów logicznych,
" wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.
3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):
" uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;
" omówienie uzyskanych wyników;
" własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.
3
Badanie układów kombinacyjnych
Badanie układów kombinacyjnych
1. Pytania kontrolne (przykładowe)
a) Podać określenia kodu dwójkowego:
" naturalnego;
" refleksyjnego;
" BCD.
b) Wymienić podstawowe parametry kodu.
c) Co należy rozumieć pod pojęciem kodów ważonych i nieważonych.
d) Przekształcić wartość z postaci zapisanej w NKB na postać kodzie Gray a.
e) Podać określenie kodera, dekodera i translatora kodu.
f) Narysować schemat blokowy oraz omówić zasadę działania kodera priorytetowego.
g) Jakie związki zachodzą między liczbą wejść i wyjść dekoderów i koderów.
h) Jaki układ nazywamy multiplekserem a jaki demultiplekserem.
i) Jakie jest podstawowe przeznaczenie multiplekserów i demultiplekserów.
j) Jaką rolę spełniają w multiplekserach i demultiplekserach wejścia strobujące.
2. Badanie kodera
2.1. Wypełnić tabelę 1 zgodnie z zaleceniami podanymi przez prowadzącego. Wyprowadzić
równania układu kodera realizującego operacje konwersji zgodnie z tabelą 1.
Tabela 1 Tabela prawdy układu kodera
Wejścia Wyjścia
x9 x8 x7 x6 x5
L.p. x4 x3 x2 x1 x0
D C B A
0 y y y y y y y y y x
1 y y y y y y y y x y
2 y y y y y y y x y y
3 y y y y y y x y y y
4 y y y y y x y y y y
5 y y y y x y y y y y
6 y y y x y y y y y y
7 y y x y y y y y y y
8 y x y y y y y y y y
9 x y y y y y y y y y
Gdzie x = ................, y = x
Równania wyjścia kodera:
A = ..........................................................
B = ..........................................................
C = ..........................................................
D = ..........................................................
1
Badanie układów kombinacyjnych
2.2. Zbudować w programie Multisim, bazując na równaniach wyznaczonych w punkcie 2.1
układ kodera. Sprawdzić poprawność pracy zbudowanego układu kodera wpisując
uzyskane wyniki do tabeli 2.
Tabela 2 Wyniki działania układu kodera
Wyjścia
L.p. D C B A
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2.3. Wyprowadzić równania układu dekodera realizującego operacje konwersji odwrotną do
zaprojektowanego w pkt. 2.1. układu kodera.
2.4. Zbudować w programie Multisim, bazując na równaniach wyznaczonych w punkcie 2.3
układ dekodera. Sprawdzić poprawność pracy zbudowanego układu dekodera wpisując
uzyskane wyniki do tabeli 3.
Tabela 3 Wyniki działania układu kodera
Wejścia Wyjścia
x9 x8 x7 x6 x5
L.p. D C B A x4 x3 x2 x1 x0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3. Badanie translatora kodu
3.1. Wypełnić tabelę 4 zgodnie z zaleceniami podanymi przez prowadzącego. Wyprowadzić
równania układu translatora realizującego operacje konwersji zgodnie z tabelą 4.
Tabela 4 Tabela prawdy układu kodera
x2 x1 x0
D C B A
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
2
Badanie układów kombinacyjnych
Równania wyjścia translatora:
A = ..........................................................
B = ..........................................................
C = ..........................................................
D = ..........................................................
3.2. Zbudować w programie Multisim, bazując na równaniach wyznaczonych w punkcie 3.1
układ translatora kodu. Sprawdzić poprawność pracy zbudowanego układu translatora
kodu wpisując uzyskane wyniki do tabeli 5.
Tabela 5 Wyniki działania układu translatora kodu
x2 x1 x0
D C B A
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
4. Badanie multipleksera
4.1. Wykorzystać multiplekser 74151 do realizacji funkcji logicznej zadanej przez
prowadzącego:
Y = ................................................................................
Dla zadanej funkcji wypełnić tablicę Karnaugha (tabela 6) oraz zbudować
w programie Multisim, układ realizujący zadaną funkcję bazując na układzie
multipleksera 74151.
Tabela 6 Tablica opisująca działanie układu kombinacyjnego
BA
00 01 11 10
DC
00
01
11
10
Y
4.2. Przeprowadzić proces sprawdzenia poprawności działania zaprojektowanego układu,
wykorzystując program Multisim. Uzyskane wyniki wpisać w tabeli 7 kolumna Y.
W sprawozdaniu porównać wyniki działania układu z wartościami określonymi
w tablicy 6.
3
Badanie układów kombinacyjnych
4.3. Zbudować, wykorzystując dwuwejściowe funktory, układ realizujący zadaną przez
prowadzącego funkcję. Przeprowadzić proces sprawdzenia poprawności działania
zaprojektowanego układu, wykorzystując program Multisim. Uzyskane wyniki wpisać
w tabeli 7 kolumna F. W sprawozdaniu porównać uzyskane wyniki z wartościami
uzyskanymi w pkt. 4.2.
Tabela 7 Wyniki działania układu kombinacyjnego bazującego na multiplekserze (Y) oraz bramkach (F)
D C B A Y F
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
Sprawozdanie powinno zwierać:
1. Stronę tytułową.
2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:
" etapów wyprowadzania równań logicznych,
" schematów logicznych,
" wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.
3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):
" uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;
" omówienie uzyskanych wyników;
" własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.
4
Badanie układów sekwencyjnych
Badanie układów sekwencyjnych
1. Pytania kontrolne (przykładowe).
a) Jakie układy nazywamy sekwencyjnymi.
b) Podział układów sekwencyjnych.
c) Sposoby opisu układów sekwencyjnych.
d) Na czym polega zjawisko wyścigu w układach asynchronicznych.
e) Według jakich kryteriów można podzielić liczniki.
f) Jakimi parametrami można scharakteryzować liczniki.
g) Jaka relacja zachodzi między pojemnością licznika a ilością przerzutników z jakich się
on składa.
h) Jaka jest istota działania liczników asynchronicznych, wymienić wady liczników
asynchronicznych.
i) Jakie układy cyfrowe nazywamy rejestrami.
j) Za pomocą jakich parametrów można scharakteryzować rejestr.
k) Podać podział rejestrów ze względu na sposób wprowadzania i wyprowadzania
informacji.
2. Synteza układu sekwencyjnego.
2.1. Wykorzystując przerzutniki asynchroniczne RS zaprojektować układ sekwencyjny
działający zgodnie z grafem przejść i wyjść (tabelą przejść i wyjść) podanym przez
prowadzącego.
2.2. Sprawdzić, wykorzystując program Multisim, poprawność działania zaprojektowanego
układu. Wyniki przedstawić w postaci tabeli lub wykresów zmian odpowiednich
wartości wejściowych i wyjściowych.
3. Synteza licznika asynchronicznego.
3.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne
zbudować licznik asynchroniczny o pojemności ........... .
3.2. Sprawdzić, wykorzystując program Multisim, poprawność działania zaprojektowanego
licznik. Wyniki przedstawić w postaci tabeli lub wykresów zmian odpowiednich
wartości wejściowych i wyjściowych.
4. Realizacja rejestru.
4.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne
zbudować rejestr ..................................................................... .
4.2. Sprawdzić, wykorzystując program Multisim, poprawność działania zaprojektowanego
układu. Wyniki przedstawić w postaci tabeli lub wykresów zmian odpowiednich
wartości wejściowych i wyjściowych.
1
Badanie układów sekwencyjnych
5. Synteza licznika synchronicznego.
5.1. Wykorzystując przerzutniki typu ....... oraz niezbędne dodatkowe elementy logiczne
zbudować licznik synchroniczny o pojemności ........... i kolejności zmian stanów
zgodnie przedstawionej w tabeli 1.
Tabela 1 Tabela zmian stanów układu licznika synchronicznego
Stan QD QC QB QA
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
5.2. Sprawdzić, wykorzystując program Multisim, poprawność działania zaprojektowanego
licznik. Wyniki przedstawić w postaci tabeli lub wykresów zmian odpowiednich
wartości wejściowych i wyjściowych.
Sprawozdanie powinno zwierać:
1. Stronę tytułową.
2. Projekt wszystkich opracowanych w ćwiczeniu układów z uwzględnieniem:
" etapów wyprowadzania równań logicznych,
" schematów logicznych,
" wyznaczonych wartości dla poszczególnych części ćwiczenia.
3. Wnioski końcowe (w szczególności powinny zawierać):
" uzasadnienie wyboru zastosowanej metody projektowej. Porównanie jej z innymi
znanymi metodami, dla każdego zaprojektowanego układu;
" omówienie uzyskanych wyników;
" własne spostrzeżenia i wnioski z ćwiczenia.
2