4 Моделювання та дослідження комбінаційних схем на суматорах

4.1 Мета заняття

Засвоїти методику моделювання і машинного експериментування КС на суматорах з застосуванням програмного пакета “Elektronics Workbench”.

4.2 Суть заняття

ПЛЗ спрямоване на придбання навичок проведення машинного моделювання і експериментального дослідження взаємних перетворювачів (ПК) прямого, зворотнього і додаткового кодів двоїчних чисел, включаючи і код Грея, а також порогових схем (ПС) і мажоритарних елементів (МЕ), спроектованих на базі суматорів як функціональних елементів. Призначення і принцип побудови ПК, ПС і МЕ викладені в [4, 10], а також в п. 4.3.

У результаті проведення ПЛЗ студент повинен:

- знати основи методики синтезу КС на суматорах;

- вміти моделювати і проводити машинне експериментальне дослідження КС на суматорах - ПК, ПС і МЕ;

- мати уявлення про можливості функціонального моделювання і експериментування за допомогою ЕОМ.

4.3 Методичні вказівки з організації самостійної роботи

4.3.1 При підготовці до ПЛЗ необхідно: проробити теоретичний матеріал [2, c.11, 12, 19, 20; 4, c. 21-27, 31-34; 10, с. 34 - 44], а також конспект лекцій; керуватись загальними методичними вказівками з організації самостійної роботи при підготовці до ПЛЗ; проаналізувати суть індивідуального завдання (табл. 4.1 - табл. 4.4) і виконати в домашніх умовах синтез заданої КС, керуючись поясненнями, викладеними в п. 4.3.2 та п. 4.3.3; побудувати схему електричну функціональну, застосовуючи однорозрядні суматори; ознайомитись з задачами віртуального експерименту в цьому ПЛЗ (п. 4.4); відновити в пам’яті інформацію про пакет EWB [1]; “обіграти” моделювання і експериментальне дослідження спроектованої КС на ЕОМ з використанням пакета EWB, виробити такий алгоритм, який забезпечив би межово чітке і логічно обгрунтоване одержання кінцевих результатів при мінімумі часових витрат (слід мати на увазі, що дослідження змодельованої КС необхідно провести як у статиці, так і у динаміці змінення значень змінних - див. п. 4.4.3).

Взаємне перетворення кодів широко застосовують при розв’язанні задач шифрування і дешифрування (при виконанні арифметичних операцій з від’ємними числами, побудуванні давальників кутів повороту антени та ін.).

В РТС ПС і МЕ часто використовують при побудуванні виявлячів відлунених від цілі сигналів. При цьому перетворення послідовного коду відлуненого сигналу у паралельний вхідний код ПС або МЕ здійснюють за допомогою комбінованого регістра.

Синтез ПС і МЕ здійснюють інженерний, який сполучає математичні і еврістичні підходи.

Таблиця 4.1 - Узагальнені індивідуальні завдання

Номер зав-дання	Синтезу-вати КС	Номер зав-дання	Синтезу-вати КС	Номер зав-дання	Синтезу-вати КС	Номер зав-дання	Синтезу-вати КС
1	ПК	9	МЕ	17	ПК	25	ПС
2	ПС	10	ПК	18	ПС	26	ПК
3	МЕ	11	ПС	19	ПС	27	ПС
4	ПК	12	ПС	20	ПК	28	ПК
5	ПС	13	ПК	21	ПС	29	ПС
6	ПС	14	ПС	22	ПС	30	ПК
7	ПК	15	МЕ	23	ПК	31	ПС
8	ПС	16	ПК	24	ПС	32	МЕ

Таблиця 4.2 - Індивідуальні завдання для ПК

Номер зав-дання	Перетворення, розрядність коду	Номер зав-дання	Перетворення, розрядність коду	Номер зав-дання	Перетворення, розрядність коду
1	п / з, n=4	13	п / г , n=4	23	п/ г , n=3
4	з / п , n=5	16	п / д , n=5	26	г/ п , n=3
7	п / д , n=4	17	п / д , n=5	28	п / з, n=5
10	д / п , n=5	20	д / п, n=4	30	з / д, n=5

Примітка до табл.4.2: ^П , ^З, ^Д та ^Г - числа, які подані у прямому, зворотньому, додатковому кодах та коді Грея відповідно; n - розрядність коду.

Таблиця 4.3 - Індивідуальні завдання для ПС

Номер зав-дання	Критерій l / m	Номер зав-дання	Критерій l / m	Номер зав-дання	Критерій l / m	Номер зав-дання	Критерій l / m
2	3 / 7	11	4 / 7	19	2 / 6	25	2 / 4
5	3 / 6	12	4 / 6	21	2 / 7	27	3 / 5
6	2 / 5	14	3 / 7	22	4 / 5	29	5 / 7
8	3 / 5	18	6 / 7	24	5 / 6	31	5 / 7

Таблиця 4.4 - Індивідуальні Примітка до табл.4.3: l / m -

Номер завдання	3	9	15	32
Кількість входів	5	3	7	6

завдання для МЕ критерий виявляння (m - число позицій, яке підлягає аналізу, l - мінімальне число позицій, на яких має місце подія),

4.3.2 Взаємне перетворення кодів

При виконанні арифметичних операцій в обчислювальних пристроях виникає задача подавання від’ємних чисел. Існують три різновиди їх кодування: прямий код; зворотний код; додатковий код. Синтез ПК здійснюють, виходячи з визначення кодів [2-4], що підлягають перетворенню, та у відповідності до співвідношень їх взаємного перетворення - вирази (4.1) - (4.11).

Прямим кодом числа X =  (х_n , ..., х₁) є величина

[X]^П = (x_n+1, |X|) = (4.1)

де (x_n+1, |X|) = (х_n+1, x_n , ..., x₁). Таким чином, прямий код числа Х довільного знаку одержують додаванням до модуля числа |X| знакового розряду x_n+1, значення якого визначає знак числа (нуль для додатних чисел та одиниця - для від’ємних). Знаковий розряд розташовують зліва від числа і відокремлюють від нього крапкою, наприклад: + 5₁₀ = 0.101^П₂; -5₁₀ = 1.101^П₂.

Зворотним кодом числа X =  (х_n , ..., х₁) є величина

[X]^З = (x_n+1, | |) = (4.2)

де |X| = ( x_n , ..., x₁); . Зворотний код від’ємного числа одержують з прямого коду рівного йому за модулем додатного числа інвертуванням значень всіх його розрядів. Наприклад, -5₁₀ = 1.010^З₂.

Додатковим кодом числа X =  (х_n , ..., х₁) є величина

[X]^Д = (4.3)

де |X| = ( x_n , ..., x₁); ; 1₁₀ = 0...01₂. Додатковий код від’ємного числа одержують з зворотнього коду цього числа додаванням одиниці до молодшого розряду. Наприклад, -5₁₀ = 1.011^Д₂.

Слід мати на увазі, що прямий, зворотний та додатковий коди додатних чисел співпадають.

Загальні правила взаємного перетворення кодів n-розрядних двоїчних чисел можна визначити такими співвідношеннями (використовані правила двоїчної арифметики - x  0 = x; x  1 = ):

а) для перетворення ^П / ^З -

^З = [x _n+1 ,x^П_n x _n+1 , x^П_n-1 x _n+1 , ... , x^П₁ x _n+1 ] ; (4.4)

б) для перетворення ^З / ^П -

^П = [x _n+1 , x^З_{n n+1} , x^З_{n -1 n+1} , ... , ^З _{1 n+1} ] ; (4.5)

в) для перетворення ^П / ^Д -

^Д = [ _n+1, ( ^П_{n n+1} , ^П_{n-1 n+1} , ... , ^П_{1 n+1} ) + _n+1] ; (4.6)

г) для перетворення ^Д / ^П -

^П = [ _n+1 , ( ^Д_{n n+1} , ^Д_{n-1 n+1} , ... , ^Д_{1 n+1} ) + _n+1] ; (4.7)

д) для перетворення ^З / ^Д -

^Д = ^З + _n+1 . (4.8)

В співвідношеннях (4.6) - (4.8) знак “+” - це знак арифметичної суми.

Взаємні перетворення прямого двоїчного коду (B) та коду Грея (G) здійснюють згідно наведених нижче співвідношень [4].

Нагадаємо, що код Грея характеризується тим, що суміжні кодові комбінації відрізняються значенням тільки одного розряду. Код Грея циклічний, тобто перша і остання кодові комбінації теж відрізняються значенням тільки одного розряду.

Алгоритм перетворення / :

( ) = ( _n , ... , _i , ... , ₁ ) ;

= (4.9)

Алгоритми перетворення / B :

( ) = ( _n , ... , _i , ... , ₁ ) ;

= (4.10)

або

(4.11)

де - сума за модулем два .

Вираз (4.11) забезпечує більшу швидкодію ПК, ніж вираз (4.10) - подумати та пояснити.

Приклад 1. Побудувати перетворювач для взаємного перетворення прямого та додаткового кодів трьохрозрядних чисел (n = 3).

При побудуванні ПК будемо керуватись алгоритмами (4.6) та (4.7). З їх аналізу випливає, що спочатку слід здійснити порозрядно додавання за модулем 2 вхідної інформації (x₃, x₂, x₁) та значення знакового розряду x₄, а потім - до одержаного результату додати значення x₄. Першу операцію виконаємо за допомогою n суматорів за модулем 2 (схем “Виключне OR” - див. табл. 4.5), а другу - за допомогою суматора, розрядність якого дорівнює n або перевершує його. При цьому результат додавання за модулем 2 подамо по-розрядно на одні з входів суматора, а на другі (які не використовуємо) - подамо нуль (бо x  0 = x). Для одержання вихідної знакової інформації можна реалізувати два варіанти: безпосередньо використати значення знакового (n + 1)-го розряду або, якщо розрядність вибраного суматора (див. табл. 4.6) більше або дорівнює (n + 1), подати її на один вхід (n+1)-го розряду суматора, а на другий вхід - подати нуль (виходом знакового розряду при цьому буде вихід суми (n+1)-го розряду). І в першому, і в другому варіанті знакову інформацію слід подати також на вхід переносу суматора. Результат перетворення одержимо на виходах сум.

Реалізуємо другий варіант, застосувавши 4-розрядний суматор. Схема електрична функціональна ПК подана на рис. 4.1.

Таблиця 4.5 - Суматори за модулем 2 (виключні OR)

Серія	Техно-логія	Nк	Вихід	Серія	Техно-логія	Nк	Вихід
155ЛП5	ТТЛ	4	П	561ЛП2	КМОП	4	П, І
555ЛП12	ТТЛШ	4	П	1500ЛП107	ЕЗЛ	3	П
100ЛП107	ЕЗЛ	3	П, І	564ЛП2	КМОП	4	П
500ЛП107	ЕЗЛ	3	П, І	1564ЛП14	КМОП	4	П

Примітка до табл.4.5: N_k - число суматорів у корпусі мікросхеми; виходи П, І - відповідно прямий та інверсний.

Таблиця 4.6 - Суматори

n

Nk

Серія

Техно-логія

n

Nk

Серія

Техно-логія

n

Nk

Серія

Техно-логія

1

2

100ИМ180

ЕЗЛ

2

1

155ИМ2

ТТЛ

4

1

555ИМ6

ТТЛШ

2

134ИМ5

ТТЛ

4

1

155ИМ3

ТТЛ

1

533ИМ7

ТТЛШ

1

155ИМ1

ТТЛ

1

155ИМ5

ТТЛ

1

555ИМ7

ТТЛШ

2

500ИМ7

ЕЗЛ

1

176ИМ1

КМОП

1

561ИМ1

КМОП

2

555ИМ5

ТТЛШ

1

176ИМ6

КМОП

1

564ИМ1

КМОП

2

1

133ИМ2

ТТЛ

1

533ИМ6

ТТЛШ

1

567ИМ1

КМОП

Примітка до табл.4.6: n - розрядність; N_k - число суматорів у корпусі.

4.3.3 Узагальнений алгоритм синтезу ПС та МЕ на суматорах.

Пороговою схемою l з m (l / m) називають КС, яка має m входів і один вихід Y та реалізує ЛФ Y=1 тільки в тих випадках, коли не менш за l вхідних змінних дорівнюють одиниці.

Порогові схеми (ПС) використову-ють в виявлячах радіолокаційних сигналів, які працюють за принципом из m (m - число вибіркових значень випадкового процесу, - число вибіркових значень, Рисунок 4.1 - ПК ^П / ^Д та які перевищили заданий поріг, тобто аналі- ^Д / ^П зуємі випадкові величини приймають тіль- ки два значення - 0 або 1).

Синтезувати ПС розглянутими раніш методами, аналізуючи набори змінних, які задовільняють заданим умовам l / m і мінімізуючи ЛФ, дуже складно і рішення громіздке. Цей шлях не є раціональним, бо для побудови ПС буде потрібно m! / [ l!(m - l)!] +1 ЛЕ в базисі NOT-AND [4]. Доцільно використовувати однорозрядні двоїчні суматори (ОДС) як КС середнього ступеня інтеграції.

Мажоритарним елементом (МЕ) називають ПС з непарним числом входів m, вихідний сигнал якої дорівнює 1 тільки при надходженні до її входів l = (m + 1) / 2 або більшого числа вхідних сигналів x_i = 1 . Алгоритм побудови МЕ такий же, як і для ПС.

У загальному випадку задача проектування ПС та МЕ вирішується математично і побудована на визначенні числа одиниць на m позиціях. Якщо воно дорівнює l , приймається рішення про виявлення ( Y = 1 ). Для визначення числа одиниць застосовують ОДС, які включають каскадно. Нагадаємо, що на входи однорозрядного суматора подають біти інформації з однаковою вагою (нехай 2 ⁱ ). Тоді на виході суми матимемо біт з тією ж вагою, а на виході переносу - з вагою 2ⁱ⁺¹. Каскадування суматорів здійснюють, строго дотримуючись цього правила.

Використовують два підходи до розв’язання задачі побудування ПС і МЕ.

Перший підхід полягає у сполученні рішень математичної та логічної задач. Логічна задача зводиться до виявлення (дешифрування) потрібного числа l на виході каскадованого суматора ( шляхом аналізу вагових значень його бітів при двоїчному кодуванні та формування вихідного сигналу, що відповідає числу l ).

Звертаємо вашу увагу, що ОДС вирішує мажоритарну комбінаційну задачу 2/3 (вихід переносу). Крім того, якщо використовувати вихід переносу, то суматор виконує роль кон’юнктора двох вхідних змінних при третій нульовій.

Другий підхід строго математичний. Він полягає у додаванні до l числа, доповнюючого його значення до 2 ^k , де k = ] log ₂ l [. При цьому виходом ПС або МЕ є вихід переповнення (переносу) суматора з вагою 2 ^k. В загальному випадку для вирішення питання про залучення доповнюючого додатку 2 ^k - l його треба подати у двоїчному кодуванні, визначити вагові коефіцієнти бітів з одиничними значеннями і подати додаткові одиниці на входи тих ОДС, які сприймають інформацію з визначеними ваговими коефіцієнтами. Це можна зробити на будь-якому етапі додавання значень бітів вхідних змінних. Якщо не залишаються потрібні “зайві” входи ОДС, які сприймають біти з потрібною вагою, доповнення можна сформувати каскадно, наприклад 2 = 1+1.

Загальний алгоритм каскадування ОДС такий: послідовно, каскад за каскадом, здійснюють додавання значень бітів з однаковою вагою, доки не одержать результат, який має всі вагові коефіцієнти, відповідаючі двоїчному кодуванню l для логічного завершення прийняття рішення (перший підхід) або доки не одержать сигнал переповнення з вагою 2 ^k ( k = ] log ₂ l [ ) з урахунком введення доповнюючого значення (другий підхід). Перший каскад ОДС повинен здійснити операцію математичного додавання значень бітів вхідних змінних. Для цього знадобиться N₁ = m / 3 ОДС (ОДС має три входи). Далі складаємо схему першого каскаду і будуємо другий каскад, додаючи одержані результати з однаковою вагою, для чого знадобиться N₂ = 2N₁ / 3 ОДС або N₂ = (2N₁ + 1) / 3 ОДС, якщо m  3N₁ . Наступний крок аналогічний - складаємо схему другого каскаду, будуємо третій каскад з N₃ = 2N₂ / 3 ОДС або N₃ = (2N₂ + 1) / 3 ОДС, якщо 2N₂  3N₃ або (2N₂ + 1)  3N₃ (відповідно). Округлювання числа ОДС в каскаді до цілого значення слід робити за правилами арифметики. Можливі варіанти: а) при округлюванні у більший бік будемо (можемо) мати зайві входи ОДС, які не використовуються, - на них слід подати логічний нуль (перший підхід) або біти додатку доповнення відповідної ваги (другий підхід); б) при округлюванні у менший бік не вся вхідна інформація каскаду буде використована (один біт надлишковий), що слід врахувати при виконанні операції додавання в наступних каскадах. При побудуванні каскаду ОДС більший приоритет мають молодші біти. Нагадуємо, що каскадування закінчують, коли одержують на виходах ОДС біти з потрібною вагою (при першому підході - вагові коефіцієнти визначаються двоїчним кодуванням числа l ; при другому підході - 2 ^k ( k = ] log ₂ l [ ).

Заради справедливості слід зауважити, що часто при реалізації другого підходу одержують елементну надлишковість. Для прийняття кінцевого рішення необхідно враховувати не тільки кількість суматорів і логічних елементів, але і загальну номенклатуру ІМС, які використовуються при побудуванні схеми (вона повинна бути мінімальною). Необхідно враховувати також реальну кількість суматорів у корпусі ІМС. Має сенс “надлишкові” суматори використовувати або для рішення мажоритарної задачі 2/3, або як кон’юнктор, буферний повторювач, інвертор.

При синтезі ПС та МЕ використовуйте обидва підходи до побудування КС, співставте результати і зробіть висновки, виберіть раціональний варіант для моделювання.

Розглянемо застосування обох підходів вирішення задачі інженерного синтезу ПС та МЕ на конкретних прикладах.

Приклад 2. Побудувати ПС за критерієм 6/9.

Синтез ПС виконаємо, використовуючи перший підхід і керуючись суттю принципу побудови ПС на ОДС і задачі проектування та загальним алгоритмом каскадування.

В нашому випадку m = 9, l = 6, тоді N₁ = m / 3 = 9 / 3 = 3. В другому каскаді знадобиться використати N₂ = 2N₁ / 3 = 23 /3 = 2 ОДС. На виходах другого каскаду одержуємо біти з ваговими коефіцієнтами, які відповідають двоїчному кодуванню числа l = 6₁₀ = 110₂ . Селекцію l виконуємо комбінаційно, здійснивши кон’юнкцію значень бітів з вагою 4 і 2. Позначимо вихідні дані ОДС другого каскаду, вказавши (у дужках) вагові коефіцієнти (Y1 - (1), Y2 - (2), Y3 - (2), Y4 - (4) - див. рис. 4.2). Тоді вихідна ЛФ Y = Y4 (Y2+Y3). Принципово її реалізація дуже проста, але зробимо деякі зауваження.

З табл. 4.6 бачимо, що промисловість випускає таку номенклатуру суматоров, коли в одному корпусі ІМС розміщується не більше за два ОДС. Якщо їх два, в нашому випадку залишається один "зайвий". Чи можна його використати? Так, для виконання логічної операції. Дійсно, для ОДС, як відомо, P₁ = AB + AP₀ + BP₀ . Поклавши A = Y2+Y3 , B = Y4 та P₀ = 0 , одержимо P₁ = = Y4 (Y2+Y3) = Y, тобто реалізацію потрібної ЛФ.

Схема електрична функціональна ПС за критерієм 6/9 подана на рис. 4.2 (на схемах нуль логічний показаний як нуль електричний).

Зупинемося на деяких нюансах реального проектування. Якщо з номенклатурних міркувань (табл. 4.6) використання ОДС неможливо (від-сутність їх реалізації у вибраній серії ІМС, наприклад), доцільно застосувати 4-розрядні суматори, перетворившв їх у два однорозрядних. Відомо, що 4-роз-рядний суматор (умовне графічне позначення подано рис. 4.3) описують функціями: S₁ = A₁  B₁  P₀ ; S₂ = A₂  B₂   P₁ ; S₃ = A₃  B₃  P₂ ; S₄ = A₄  B₄  Рисунок 4.2 - ПС за критерієм 6/9  P₃ , де P₁ = A₁B₁ + A₁P₀ + B₁P₀ , P₂ = = A₂B₂ + A₂P₁ + B₂P₁ , P₃ = A₃B₃ + A₃P₂ + + B₃P₂ - внутрішні сигнали.

Підставивши в ці функції значення A₂ = B₂ = 0 , A₃ = B₃ = P ^’₀ , A₄ = A ^’₁ та B₄ = B ^’₁ , одержимо S₂ = P₁ ; S₃ = 0 , S₄ = = A ^’₁  B ^’₁  P ^’₀ = S^’₁ , P₄ = A ^’₁ B ^’₁ + + A^’₁ P ^’₀ + B ^’₁ P ^’₀ . Таким чином, 4-розрядний суматор при вказаних присвоєннях може бути використований як два незалежних однорозрядних Рисунок 4.3 - 4-розрядний суматор суматори (див. рис. 4.3).

та його перетворення

Приклад 3. Побудувати МЕ з m=13.

За основу приймемо ОДС і побудуємо схему МЕ, керуючись суттю принципу побудови МЕ і задачі проектування та алгоритмом каскадування ОДС (див. вище). Реалізуємо другий підхід (суто математичний).

Згідно завданню m=13. Тоді l = (m + 1)/ 2 = (13 + 1) / 2 = 7; k = ]log ₂ l [= =] log ₂ 7[ = 3. Доповнення слід зробити до 2^k = 8, тобто до l треба додати 2 ^k- l= = 8 - 7 = 1. При цьому виходом МЕ буде вихід переповнення (переносу) ОДС з вагою 2 ^k = 8. Додаток одиниці треба подати до входу ОДС, який сприймає двоїчну інформацію з ваговим коефіцієнтом 1 (2⁰).

В першому каскаді знадобиться використати N₁ = m / 3 = 13 / 3  4 ОДС. Хід каскадування відображений на рис. 4.4. Там же вказані вагові коефіцієнти вихідних сигналів ОДС. На першому кроці каскадування маємо m  3N₁ , тому в другому каскаді буде N₂ = (2N₁ + 1) / 3 = (24+1) / 3 = 3 ОДС. При цьому один з входів ОДС, який сприймає інформацію з вагою 1, буде “зайвий”. Подамо до нього логічну 1, виконавши потрібне додавання для забеспечення переповнення. На цьому кроці каскадування один з виходів ОДС (D4) з вагою 2 залишився не задіяний (поки що). Третій каскад буде мати в своєму складі N₃ = 2N₂ /3= 23 /3 = 2 ОДС. При цьому один з входів ОДС буде зайвий, тому подамо до нього логічний 0. Для одержання вихідного сигналу з вагою 8 треба задіяти ще один каскад. Врахуємо, що окрім виходів ОДС третього каскаду слід мати на увазі не задіяний вихід першого каскаду з вагою 2 (D4) та вихід другого каскаду з вагою 4 (D5). Тому в четвертому каскаді буде використовано N₄ = (2N₃ + 2) / 3 = = (22+2) / 3 = 2 ОДС. Виходом МЕ буде вихід переносу ОДС D11.

Якщо звернути увагу на з‘єднання ОДС D9, D12 і D11, побачимо, що воно типове для паралельного n - розрядного суматора. Як варіант застосуємо для реалізації 4-розрядний суматор (див. табл. 4.6). Щоб задіяти вихід переносу D11 з вагою 8, використаємо штучно четвертий розряд D10, подавши до його інформаційних входів А і В логічний нуль. Тоді виходом МЕ буде вихід суми четвертого розряду D10. Не важко пересвідчитись, що ОДС D7, D8 чи D6, D8 або D3, D5 попарно утворюють 2-розрядні суматори, які теж випускає промисловість (табл. 4.6).

4.4 Аудиторне заняття

4.4.1 Аудиторне занят-тя має дві складові: рішення задач моделювання одержа-них у результаті синтезу схем електричних функціональ-них; їх експериментальне дослідження.

4.4.2 Проводиться пе-ревірка виконання інди-відуальних завдань і резуль-татів синтезу, обміркування методик машинного моделю-вання і експериментального Рисунок 4.4 - МЕ з m=13 дослідження, розглядання тих задач, рішення яких викликало ускладнення.

Дослідження розроблених КС необхідно провести в двох режимах: статичному і динамічному (див. п.2.5.2). Прилади і індикатори, що використовуються [1, глава 3]: генератор слів (наборів) WG; логічний аналізатор LA; світлодіоди.

4.4.3 Порядок виконання роботи у обсязі ПЛЗ такий.

Запустіть пакет EWB з робочого столу WINDOWS.

Змоделюйте створену КС на базі ОДС, використовуючи набори елементів Combinational, Gates, Passive і Indic для WEWB41 чи Sources, Basic, Logic Gates, Digital і Indicators для EWB512 та здійснивши необхідні з’єднання для складання функціональної схеми [1].

Підключіть до схеми прилади, свідомо задайте режими їх роботи (див. [1, глава 5]). Як джерело вхідних сигналів (змінних) використовуйте генератор слів (наборів) WG, задавши одразу повні набори m змінних. При статичному дослідженні використовують режим STEP, а при динамічному - режими BURST або CYCLE. Контроль роботи КС у характерних точках (входи, виходи та ін.) здійсніть за допомогою світлодіодів і логічного аналізатора LA в одному часовому масштабі.

Ввімкніть схему .

Проведіть експериментальне дослідження спроектованої КС на базі ОДС в статичному і динамічному режимах.

Задокументуйте результати виконаної роботи у протоколі і на дискеті.

По завершенні досліджень очистіть робоче поле для вашого колеги без збереження схеми і результатів у пам’яті комп’ютера.

По завершенні віртуального дослідження усіма членами бригади вийдіть з програми (Fail \ Exit).

4.5 Вказівки з реєстрації результатів, їх обробці і оформленню

Вказівки повторюють п.1.5.

4.6 Контрольні запитання і завдання для самоперевірки

1. Коли необхідно і доцільно перетворення кодів двоїчних чисел? Наведіть приклади.

2. Запропонуйте області застосування ПК, ПС і МЕ при вирішенні ра-діотехнічних задач.

3. У чому схожість та відміна ПС і МЕ?

4. Яка реалізація ПС і МЕ більш раціональна - на суматорах чи на логічних елементах (ЛЕ)? Чому?

5. Які принципи побудови КС типу ПС та МЕ на суматорах?

6. Реалізуйте схему ПС і МЕ за методом виявлення потрібного числа l та за методом додавання до l числа, що доповнює його до 2 ^k .

7. Поясніть методику моделювання КС за допомогою пакета EWB.

8. Поясніть методику машинного експерименту при дослідженні спроектованої вами схеми.

9. Які суматори і ЛЕ ви використовували при моделюванні? У чому їх особливість?

10. Як на базі ОДС можна побудувати МЕ за критерієм 2/3, кон’юнктор, буферний повторювач чи інвертор?

11. Як перетворити 4-розрядний суматор у 2 ОДС?

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Методичнi вказiвки до застосування програмних пакетів “Electronics Workbench” при вивченні першої частини курсу “Цифрові пристрої та мікропроцесори” для студентiв усiх форм навчання спеціальностей 7.090701 “Радіотехніка”, 7.090702 “Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси”, 7,090704 “Апаратура радіозв’язку, радіомовлення та телебачення”/ Упоряд.: В.П.Онуфрiєв. - Харкiв: ХНУРЕ, 2002. - 52 с.

2. Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике: Учеб. пособие. - К.: Выща шк., 1988. - 272 с.

3. Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. пособие для вузов со спец. “Радиотехника”. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989. - 527 с.

4. Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем: Учеб. пособие для радиотехн. спец. вузов / Ю.П.Гришин, Ю.М.Казаринов, В.М.Катиков и др.; Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1985. - 319 с.

5. Зубчук В.И., Сигорский В.П., Шкуро А.Н. Справочник по цифровой технике. - К.: Тэхника, 1990. - 448 с.

6. Саржепа В.А., Сенько В.И. Электроника и микросхемотехника: Сб. задач / Под общ. ред. А.А. Краснопрошиной. - К.: Выща. шк. Головное изд-во, 1989. - 232 с.

7. Цифровые ЭВМ: Практикум / К.Г.Самофалов, В.И.Корнейчук, В.П.Тарасенко и др.; Под общ. ред. К.Г.Самофалова. - К.: Выща шк. Головное изд-во, 1990. 215 с.

8. Алексенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника: Учеб. пособие для вузов / Под ред. И.П.Степаненко. - М.: Радио и связь, 1982. - 416 с.

9. Проектирование радиоэлектронных устройств на интегральных микросхемах / Л.Ю.Астонин, В.И.Белицкий, В.В.Краскин и др.; Под ред. С.Я.Шаца. - М.: Сов. радио, 1976. - 312 с.

10. Методические указания к практическим занятиям по проектированию цифровых устройств (комбинационные схемы) для студентов всех форм обучения специальности 23.01 “Радиотехника” / Сост. В.П.Онуфриев. - Харьков: ХИРЭ, 1992. - 48 с.

11. Методические указания к лабораторным работам по исследованию импульсных и цифровых устройств для студентов всех форм обучения специальностей 23.01 “Радиотехника” и 23.06 “Многоканальная электросвязь” / Сост. В.П.Онуфриев и др. - Харьков: ХИРЭ, 1991. - 60 с.

ЗМІСТ

Загальні вказівки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3
1 Методи формалізації, мінімізації та моделювання логічних функцій . . . . . .	4
1.1 Мета заняття . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.2 Суть заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.3 Методичні вказівки з організації самостійної роботи . . . . . . . . . . . .	5
1.4 Аудиторне заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	12
1.5 Вказівки з реєстрації результатів, їх обробки та оформлення. . . . . .	15
1.6 Контрольні запитання і завдання для самоперевірки . . . . . . . . . . . .	16
2 Синтез, моделювання та дослідження типових комбінаційних схем . . . . . .	17
2.1 Мета заняття . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
2.2 Суть заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
2.3 Методичні вказівки з організації самостійної роботи . . . . . . . . . . . .	17
2.4 Опис лабораторного обладнання . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
2.5 Аудиторне заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
2.6 Вказівки з реєстрації результатів, їх обробки та оформлення. . . . . .	25
2.7 Контрольні запитання і завдання для самоперевірки . . . . . . . . . . . .	26
3 Синтез та дослідження комбінаційних схем на дешифраторах і мультиплексорах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
3.1 Мета заняття . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
3.2 Суть заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
3.3 Методичні вказівки з організації самостійної роботи . . . . . . . . . . . .	27
3.4 Аудиторне заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	35
3.5 Вказівки з реєстрації результатів, їх обробки та оформлення. . . . . .	36
3.6 Контрольні запитання і завдання для самоперевірки . . . . . . . . . . . .	37
4 Моделювання та дослідження комбінаційних схем на суматорах . . . . . . . .	37
4.1 Мета заняття . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	37
4.2 Суть заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	37
4.3 Методичні вказівки з організації самостійної роботи . . . . . . . . . . . .	38
4.4 Аудиторне заняття . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	46
4.5 Вказівки з реєстрації результатів, їх обробки та оформлення. . . . . .	47
4.6 Контрольні запитання і завдання для самоперевірки . . . . . . . . . . . .	47
Перелік посилань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	48

52