| 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
|
| 0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
| 0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
| 0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
| 0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
| 1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
| 1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
|
1 |
1
|
0
|
0
|
1
|
| 1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
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).
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
|
| Состояние
|
Кодовые комбинации
|
| Q3
|
Q2
|
Q1
|
| а0
|
0
|
0
|
0
|
| а1
|
0
|
0
|
1
|
| а2
|
0
|
1
|
0
|
| а3
|
0
|
1
|
1
|
| а4
|
1
|
0
|
0
|
Соответствие между состояниями устройства и кодовыми комбинациями зададим в таблице 1.
2. Структурная схема управляющего устройства.
3. Построение таблицы функционирования.
| Текущее состояние
|
Следующее состояние
|
Условия перехода
|
Входные сигналы
|
| обозначение
|
Кодовая комбинация
|
обозначение
|
Кодовая комбинация
|
Сигналы установки триггеров
|
Управляющие микрокоманды
|
| Q3
|
Q2
|
Q1
|
Q3
|
Q2
|
Q1
|
| а0
|
0
|
0
|
0
|
а1
|
0
|
0
|
1
|
Х1; Х2
|
S1
|
Y1; Y4
|
|  а0
|
0
|
0
|
0
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х1
|
---
|
---
|
|  а0
|
0
|
0
|
0
|
а4
|
1
|
0
|
0
|
Х1; Х2
|
S3
|
Y5; Y8
|
| а1
|
0
|
0
|
1
|
а2
|
0
|
1
|
0
|
---
|
S2
; R1
|
Y2;Y3
|
| а2
|
0
|
1
|
0
|
а3
|
0
|
1
|
1
|
---
|
S1
|
Y6;Y10
|
| а3
|
0
|
1
|
1
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х4
|
R2
; R1
|
Y7
|
|  а3
|
0
|
1
|
1
|
а1
|
0
|
0
|
1
|
Х4
|
R2
|
---
|
| а4
|
1
|
0
|
0
|
а0
|
0
|
0
|
0
|
Х3
|
R3
|
Y9
|
|  а4
|
1
|
0
|
0
|
а2
|
0
|
1
|
0
|
Х3
|
R3
; S2
|
---
|
Таблица перехода RS триггера.
| Вид перехода триггера
|
Сигналы на входах триггера
|
| S
|
R
|
|  0 0
|
0
|
-
|
|  0 1
|
1
|
0
|
| 1 0
|
0
|
1
|
|  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.
|
