Синтез логических схем, выполняющих логические функции

0

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Комсомольский-на-Амуре государственный университет»

 

 

Факультет заочного и дистанционного обучения

Кафедра “Промышленная электроника”

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине “Основы проектирования электронной компонентной базы”

 

Синтез логических схем, выполняющих логические функции

 

 

 

 

 

     

Студент группы 4ПЭба-1                                                                 А. Л. Чугунов

Преподаватель                                                                                    А. В. Фролов

 

 

 

2018

Введение

Современный научно-технический прогресс невозможен без радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), которая широко используется как при планировании и управлении производством, так и в автоматизации производственных процессов и в научных исследованиях. Технологии изготовления РЭА постоянно совершенствуются.

Широкий спектр применения электронных средств (ЭС) вызывает необходимость разработки значительного количества типов машин, отличающихся параметрами, назначением, условиями эксплуатации. Однако эти требования не могут быть удовлетворены при сохранении традиционных методов проектирования ЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

Разработать логические схемы для реализации частично определенных логических функций F четырех аргументов, заданных таблицей 1.

Каждая комбинация значений аргументов двоичных переменных ABCD отображается числом N , равным 23D + 22C + 21B + 20 A.

Значения функций при неуказанных комбинациях значений аргументов для получения схемы с минимальным числом элементов необходимо доопределить.

Минимизацию логической функции провести с помощью карт Карно.

Разработку провести на базе следующих типов элементов и схем:

  • 2И-2ИЛИ-НЕ;
  • 2И-НЕ;
  • 2ИЛИ-НЕ.

Получить компактное выражение, описывающее функцию F в заданных базисах.

Реализовать схему и выполнить моделирование в программной среде MAX+PLUS II.

 

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант

Параметр

Значения

19

N

0

2

3

5

6

7

8

12

13

15

F

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

 

 

 

Решение

 

Сформируем таблицу истинности функции в соответствии с исходными данными, указанными в таблице 1.

Таблица 2 – Таблица истинности функции

N

D

C

B

A

F

0

0

0

0

0

0

2

0

0

1

0

1

3

0

0

1

1

1

5

0

1

0

1

0

6

0

1

1

0

0

7

0

1

1

1

1

8

1

0

0

0

0

12

1

1

0

0

0

13

1

1

0

1

1

15

1

1

1

1

1

 

По заданию не определены комбинации N=1, 4, 9, 10, 11, 14.

Чтобы получить схему с минимальным числом элементов, необходимо доопределить значения функции при неуказанных комбинациях значений аргументов избыточными комбинациями X. Для удобства заменим данные комбинации на 1.

Исходя из таблицы 2, составим карту Карно и выполним склейку.

 

   

 

 

0

1

1

X

 

0

X

X

X

 
 

0

X

1

1

X

0

1

0

 

 

     

 

Рисунок 1 – Карта Карно логической функции

Опираясь на рисунок 1, необходимо составить логические выражения.

Для дальнейших преобразований логических выражений нам потребуются следующие логические тождества:

А также законы Де Моргана:

В результате получаем следующее логическое выражение:

Преобразуем полученное выражение в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”, воспользовавшись аксиомами алгебры логики и логическими тождествами:

      (1)

Принципиальная схема проектируемого устройства в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ” представлена в приложении А.

Перечень элементов, использованных в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ” представлен в приложении Б.

Схемную реализацию логических функций в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ” произведем в программной среде MAX+PLUS II. (см. рисунок 2)

Рисунок 2 – Схема проектируемого устройства в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ” в MAX+PLUS II

Результаты моделирования схемной реализации логических функций в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ” указаны на рисунке 3

Рисунок 3 – Моделирование устройства в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”

Преобразуем выражение в базис “2И-НЕ” воспользовавшись аксиомами алгебры логики и законами Де Моргана:

                  (2)

Принципиальная схема проектируемого устройства в базисе “2И-НЕ” представлена в приложении В.

Перечень элементов, использованных в базисе “2И-НЕ” представлен в приложении Г.

Схемную реализацию логических функций в базисе “2И-НЕ” произведем в программной среде MAX+PLUS II. (см. рисунок 4)

Рисунок 4 – Схема проектируемого устройства в базисе “2И-НЕ” в MAX+PLUS II

         Результаты моделирования схемной реализации логических функций в базисе “2И-НЕ”  указаны на рисунке 5.

Рисунок 5 – Моделирование устройства в базисе “2И-НЕ”

Преобразуем выражение в базис “2ИЛИ-НЕ” воспользовавшись аксиомами алгебры логики и законами Де Моргана:

                  (3)

Принципиальная схема проектируемого устройства в базисе “2ИЛИ-НЕ” представлена в приложении Д.

Перечень элементов, использованных в базисе “2ИЛИ-НЕ” представлен в приложении Е.

Схемную реализацию логических функций в базисе “2ИЛИ-НЕ” произведем в программной среде MAX+PLUS II. (см. рисунок 6)

Рисунок 6 – Схема проектируемого устройства в базисе “2ИЛИ-НЕ” в MAX+PLUS II

         Результаты моделирования схемной реализации логических функций в базисе “2ИЛИ-НЕ”  указаны на рисунке 7.

Рисунок 7 – Моделирование устройства в базисе “2ИЛИ-НЕ”

Заключение

Составили карту Карно и вычислили логическую функцию, привели её в базисы “2И-2ИЛИ-НЕ”, “2И-НЕ” и “2ИЛИ-НЕ”. К логическим функциям построили принципиальные схемы разрабатываемого устройства. В программной среде MAX+PLUS II построили схемы проектируемого устройства, провели их моделирование и проверку работы.

 

 

Список использованных источников

  1. Армстронг, Дж. Р. Моделирование цифровых систем на языке VHDL. / Дж. Р. Армстронг, пер.с англ., - М.: Мир. 1992.
  2. Березин, А. С. Технология и конструирование интегральных схем. / А. С. Березин, О. Р. Мочалкина - М.: Радио и связь, 1992. - 320 с.
  3. Казённое, Г. Г., Основы проектирования интегральных схем и систем. / Г. Г. Казённов, - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 295 с..
  4. Корячко, В. П. Теоретические основы САПР. / В. П. Корячко, В. М. Курейчик, И. П. Норенков, - М.: Энергоатомиздат, 1987.
  5. Матсон, Э. А. Конструкции и технология микросхем. / Э. А. Матсон - Минск, Высшая школа, 1985. - 207 с.
  6. Николаев, И. М. Интегральные микросхемы и основы их проектирования. /И. М. Николаев, Н. А. Филинюк - М.: Радио и связь, 1992. - 424 с.
  7. Поляков, А. К. Языки VHDL и Verilog в проектировании цифровой аппаратуры. / А. К. Поляков, - М.: СОЛОН-Пресс, 2003.
  8. Проектирование топологии матричных БИС /Под. ред. Г. Г. Казённова. - М.: Высшая школа, 1990. - 112 с.

 

 

Приложение А

Принципиальная схема в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”

Рисунок 8. Принципиальная схема в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”

Приложение Б

Перечень элементов в схеме в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”

Таблица 3. Перечень элементов в схеме в базисе “2И-2ИЛИ-НЕ”

Обозначение

Наименование элемента

Количество

Примечание

DD1

К155ЛН1

1 шт.

НЕ

DD2

К155ЛЛ1

1 шт.

2ИЛИ

DD3

К155ЛИ1

1 шт.

 


 

Приложение В

Принципиальная схема в базисе “2И-НЕ”

Рисунок 9. Принципиальная схема в базисе “2И-НЕ”


 

Приложение Г

Перечень элементов в схеме в базисе “2И-НЕ”

Таблица 4. Перечень элементов в схеме в базисе “2И-НЕ”

Обозначение

Наименование элемента

Количество

Примечание

DD1, DD2

К155ЛА3

2 шт.

2И-НЕ

 


 

Приложение Д

Принципиальная схема в базисе “2ИЛИ-НЕ”

Рисунок 10. Принципиальная схема в базисе “2ИЛИ-НЕ”


 

Приложение Е

Перечень элементов в схеме в базисе “2ИЛИ-НЕ”

Таблица 5. Перечень элементов в схеме в базисе “2ИЛИ-НЕ”

Обозначение

Наименование элемента

Количество

Примечание

DD1, DD2, DD3

К155ЛЕ5

3 шт.

2ИЛИ-НЕ

 

 Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

 

Категория: Курсовые / Электроника курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.