Синтезуємо шифратор. Для цього запишемо систему його власних функцій:
y1 = x1 · x2 · x3 · x4 + x1 · x2 · x3 · x4
y0 = x1 · x2 · x3 · x4 + x1 · x2 · x3 · x4
2.3 Перетворювач коду для семисегментний індикатора
Найбільш широко перетворювачі кодів відомі стосовно до цифрових індикаторів. Наприклад, перетворювач 4-х розрядного позиційного двійкового коду в десяткові цифри. Є семи сегментний індикатор і з його допомогою потрібно висвітлити десять цифр.
Очевидно, що двійковий код повинен мати не менше 4 - х розрядів (2 ^ 4 = 16, що більше 10). Складемо таблицю істинності роботи такого перетворювача.
Таблиця 2.3 - Таблиця істинності перетворювача
За ТИ нескладно скласти систему власних функцій для всіх виходів, тобто СДНФ, мінімізувати її і скласти принципову схему.
У цифрових схемах потрібно управляти ключами за допомогою логічних рівнів. Тому бажано підібрати пристрій, яке могло б виконувати функції електронного ключа з керуванням цифровим сигналом. Спробуємо «змусити» працювати в якості електронного ключа вже знайомі нам логічні елементи. Розглянемо ТИ логічного елемента «І». При цьому один з входів логічного елемента «І» будемо розглядати як інформаційний вхід електронного ключа, а інший вхід - як керуючий. Так як обидва входи логічного елемента «І» еквівалентні, то не важливо який з них буде керуючим входом. Нехай вхід X буде керуючим, а Y - інформаційним. Для простоти міркувань, розділимо ТИ на дві частини в залежності від рівня логічного сигналу на керуючому вході X.
Таблиця 2.4 - Таблиця істинності
По таблиці істинності чітко видно, що якщо на керуючий вхід X поданий нульовий логічний рівень, сигнал, поданий на вхід Y, на вихід Out не проходить. При подачі на керуючий вхід X логічної одиниці, сигнал, що надходить на вхід Y, з'являється на виході Out. Це означає, що логічний елемент «І» можна використовувати в якості електронного ключа. При цьому не важливо, який з входів елемента "І" буде використовуватися в якості керуючого входу, а який - в якості інформаційного. Залишається тільки об'єднати виходи елементів «І» на один загальний вихід. Це робиться за допомогою логічного елемента «АБО» точно так само як і при побудові схеми по довільній таблиці істинності. Одержаний варіант схеми комутатора з керуванням логічними рівнями наведено на малюнку 2.8.
У схемах, наведених на малюнках 2.7 і 2.8, можна одночасно включати кілька входів на один вихід. Однак зазвичай це призводить до непередбачуваних наслідків. Крім того, для керування таким комутатором потрібно багато входів, тому до складу мультиплексора зазвичай включають двійковий дешифратор, як показано на малюнку 2.9. Така схема дозволяє управляти перемиканням інформаційних входів мультиплексора за допомогою двійкових кодів, що подаються на його керуючі входи. Кількість інформаційних входів в таких схемах вибирають кратним ступеня числа два.
Про особливості реалізації мультіплесоров на мові Verilog можна почитати в статті:
Архітектура ПЛІС. Частина 2. Мультиплексор
Суматор - вузол комп'ютера, призначений для додавання двійкових чисел. Побудова довічних сумматоров зазвичай починається з суматора по модулю 2.
Суматор за модулем 2
Схема суматора по модулю 2 збігається зі схемою виключає «АБО».
Таблиця 2.5 - Таблиця істинності суматора по модулю 2
PI - вхід 1 перенесення з попереднього розряду,
PO - вихід 1 перенесення в старший розряд.
На підставі таблиці істинності запишемо систему власних функцій для кожного виходу:
S = A · B · PI + A · B · PI + A · B · PI + A · B · PI
PO = A · B · PI + A · B · PI + A · B · PI + A · B · PI
В результаті отримаємо схему повного суматора (рисунок 2.15).
Малюнок 2.16 - Зображення повного двійкового однорозрядного суматора на схемах
3 Завдання до роботи
3.1 Дослідити принцип роботи дешифратора 2 x 4
Конфігурувати ПЛІС відповідно до малюнком 3.1. Підключити до входів X0 і X1 перемикачі S7 і S8, а до виходів Y0, Y1, Y2, Y3 світлодіодні індикатори LED5, LED6, LED7, LED8. Для цього підключити входи і виходи дешифратора до відповідних ніжок ПЛІС.
Подаючи всі можливі комбінації логічних рівнів на входи X0, X1 за допомогою ключів S7, S8 і спостерігаючи за станами світлодіодних індикаторів LED5, LED6, LED7, LED8, заповніть таблицю істинності дешифратора.
Таблиця 3.1 - Таблиця дешифратора
3.4 Дослідити роботу мультиплексора 4x1
Конфігурувати ПЛІС відповідно до малюнком 3.4.
Таблиця 3.5 - Таблиця, що описує роботу мультиплексора
Номер комутованого каналу
3.5 Дослідити схему суматора
Конфігурувати ПЛІС відповідно до малюнком 3.5. Тут Pin. Pout відповідно вхід і вихід одиниці переносу, A і B - складові, S - сума.
Малюнок 3.5 - Схема суматора
Заповнити таблицю істинності суматора (таблиця 3.6).
Таблиця 2.7 - Таблиця істинності повного суматора
- Мета роботи.
- Схеми дослідження дешифратора, шифратора, перетворювача коду для семисегментний індикатора, мультиплексора, суматора.
- Таблиці істинності для кожної схеми.
- Висновки за кожним завданням.
5 Контрольні питання
- Принцип роботи дешифратора?
- Як синтезувати дешифратор з довільною розрядністю?
- Як працює шифратор?
- Покажіть таблицю істинності шифратора.
- Як працює перетворювач коду для семисегментний індикатора?
- Як влаштований семи сегментний індикатор?
- Як працює мультиплексор?
- Як в лабораторній роботі проводилося дослідження мультиплексора?
- Як працює акумулятор?
- Покажіть таблицю істинності шифратора.
- Що таке одиниця переносу?
Орфографічна помилка в тексті: