Каталог :: Цифровые устройства

Контрольная: Сумматор с параллельным переносом и автомат Мили

     

Министерство общего и профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Кафедра: Робототехнические системы

Контрольная работа

Цифровые устройства и микропроцессоры

Самара, 2001

1. 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.

ai

bi

ci-1

Si

Ci

00000
00110
01010
01101
10010
10101

Рис. 1
1

1001
11111
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).
Q
Рис. 2
2. 3. Построить схему электрическую принципиальную управляющего автомата Мили для следующей микропрограммы:

РЕШЕНИЕ: 1. 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

СостояниеКодовые комбинации

Q3

Q2

Q1

а0000
а1001
а2010
а3011
а4100
Соответствие между состояниями устройства и кодовыми комбинациями зададим в таблице 1. 2. Структурная схема управляющего устройства.

3. Построение таблицы функционирования.
Текущее состояниеСледующее состояниеУсловия переходаВходные сигналы
обозначениеКодовая комбинацияобозначениеКодовая комбинацияСигналы установки триггеровУправляющие микрокоманды

Q3

Q2

Q1

Q3

Q2

Q1

а0000а1001Х1; Х2

S1

Y1; Y4

а0

000а0000Х1------

а0

000а4100Х1; Х2

S3

Y5; Y8
а1001а2010---

S2; R1

Y2;Y3
а2010а3011---

S1

Y6;Y10
а3011а0000Х4

R2; R1

Y7

а3

011а1001Х4

R2

---
а4100а0000Х3

R3

Y9

а4

100а2010Х3

R3; S2

---
Таблица перехода RS триггера.
Вид перехода триггераСигналы на входах триггера
SR

0 0

0-

0 1

10

1 0

01

1 1

-0
4. Запишем логические выражения для выходных значений комбинационного узла.

S1 Y1 Y4 = a0

S3 Y5 Y8 = X1 X2 a0

S2 R1 Y2 Y3 = a1

S1 Y6 Y10 = a2

R2 R1 Y7 = X4 a3

R2 = X4 a3

R3 Y9 = X3 a4

R3 S2 = X3 a4

Определим логическое выражение для каждой выходной величины.

S3 = X1 X2 a0

S2 = a1 Ú X3 a4

S1 = a0 Ú a1

R3 = X3 a4 Ú X3 a4

R2 = X4 a3 Ú X4 a3

R1 = a1 Ú X4 a3

Y1 Y4 = a0

Y5 Y8 = X1 X2 a0

Y2 Y3 = a1
Y6 Y10 = a2
Y7 = X4a3
Y9 = X3a4
5. Построение логической схемы комбинационного узла. Входящие в выражения значения a0, a1, a2, a3, a4, определяемые комбинацией значений Q3, Q2, Q1 могут быть получены с помощью дешифратора.