АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
СЛОЖНЫХ УСТОЙСТВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМОТЕХНИКЕ
Учебное пособие
Лабораторные работы № 4 – 6
Харьков 2006
СИНТЕЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ, ЗАДАННЫХ В ТАБЛИЧНОЙ ФОРМЕ
Пример представления логической функции в СНДФ
Пусть дана логическая функция от трех переменных , заданная в табличной форме. Необходимо получить ее аналитическое представление в совершенной нормальной дизъюнктивной форме.
X1 | X2 | X3 | y | |
Аналитическое представление функции будет иметь вид:
=+++ (1)
Согласно приведенному представлению, принципиальная электрическая схема должна состоять из логических элементов И, ИЛИ, НЕ и может иметь следующий вид:
Пример минимизации логической функции
Рассмотрим логическую функцию от трех переменных (1).
Лабораторная работа № 4
Задания к лабораторной работе
Вариант №1 | Вариант №2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №3 | Вариант №4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №5 | Вариант №6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Вариант №7 | Вариант №8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №9 | Вариант №10 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №11 | Вариант №12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №13 | Вариант №14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №15 | Вариант №16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №17 | Вариант №18 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Вариант №19 | Вариант №20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Лабораторная работа №5
Применение пятизначного моделирования для анализа цифровых элементов в системе автоматизированного проектирования OrCAD Исследование статических и динамических рисков сбоя
Пример выполнения работы
1. Подключение синусоидального источника сигнала.
2. Подключение импульсного источника сигнала.
3. Подключение экспоненциального источника сигнала.
Ø Моделирование статических рисков сбоя на примере элемента «И»
1. Создать проект моделирования устройств;
2. Поместить на рабочую поверхность элемент «И» из библиотеки 7400.olb;
3. Подключить к входам элемента аналоговые источники питания;
§ Синусоидальный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
§ Импульсный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
§ Экспоненциальный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
4. Выполнить моделирование устройства;
5. Проанализировать результаты моделирования.
Ø Моделирование статических рисков сбоя на примере элемента «ИЛИ»
1. Создать проект моделирования устройств;
2. Поместить на рабочую поверхность элемент «ИЛИ» из библиотеки 7400.olb;
3. Подключить к входам элемента аналоговые источники питания;
§ Синусоидальный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
§ Импульсный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
§ Экспоненциальный
o Синхронная подача сигналов
o Противофазная подача сигналов
o Подача сигналов в режиме моделирования статического риска сбоя
4. Выполнить моделирование устройства;
5. Проанализировать результаты моделирования.
Ø Моделирование динамических рисков сбоя на примере комбинации элементов «И» и «ИЛИ» в соответствии с рис. 1 и рис. 2 данной методички.
Лабораторная работа №6
Применение пятизначного моделирования для анализа работоспособности цифровых устройств
Порядок выполнения работы
1. Выполнить проектирование цифрового устройства, согласно индивидуальному заданию;
2. Выполнить моделирование полученного устройства, используя цифровые источники сигнала;
3. Подключить к входам устройства аналоговые источники сигнала
4. Выполнить моделирование устройства;
5. Проанализировать результаты моделирования.
Индивидуальные задания
№ п/п | Наименование задания |
1. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы мультиплексора 16 ´ 1 |
2. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы дешифратора 4 ´ 16 |
3. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы сумматора |
4. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы JK-триггера |
5. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы шифратора 8 ´ 3 |
6. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы RS-триггера |
7. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы D-триггера |
8. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы дешифратора 3 ´ 8 |
9. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы дешифратора 4 ´ 10 |
10. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы мультиплексора 8 ´ 1 |
11. | Применение пятизначного моделирования для анализа работы 8-разрядной схемы проверки на четность или нечетность |
Пример выполнения работы
Индивидуальное задание: Выполнить проектирование D-триггера.
Схема D-триггера при его проектировании в системе OrCAD приведена на следующем рисунке:
Временные диаграммы функционирования D-триггера:
Как видно из приведенных диаграмм, работа спроектированного триггера соответствует заданной таблице функционирования.
Подключим аналоговые источники питания ко входам D-триггера. Модифицированная схема проектируемого устройства и временные диаграммы его работы приведены на следующем рисунке:
Для того чтобы проанализировать работу триггера в режиме динамического сбоя поставим на выходах аналоговых источников питания цифровые повторители. Повторители можно построить, соединив последовательно два элемента «НЕ» и объединив их в отдельный логический элемент.
Модифицированная таким образом схема D-триггера приведена на следующем рисунке:
Воспользовавшись подобным приемом можно получить запись входных сигналов триггера в цифровой форме с использованием их пятизначного представления.
Временные диаграммы работы полученного устройства выглядят следующим образом:
Рассмотрим более подробно участок [30 us – 55 us] работы временной диаграммы.
На протяжениии всего этого участка сигналы NS и NR держат значение «1», что соответствует режиму работы триггера. Сигнал C находится в состоянии «1», D – «0», Q – «0», а NQ, соответственно, «1». В момент времени t = 35 us сигнал С переключается в «0», а через 0,5 us начинается переключение сигнала D из «0» в «1», что находит отражение в том, что через 0,035 us на выходе Q триггера начинается процесс переключения «0» ® «1», что в свою очередь вызывает начало процесса переключения выхода NQ из состояния «1» в состояние «0». Нестабильное состояние на выходах триггера держится в течении 11 us до тех пор, пока сигнал C не переключится в «1», что через 0,018 us приводит к установлению на выходе Q состояния «1», таким образом на входах элемента «3И-НЕ», формирующего сигнал NQ устанавливаются три логических «1», что определяет значение «0» на инверсном выходе триггера.