Материал: lab2
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра вычислительной техники
Отчет по лабораторной работе №2
по дисциплине «Элементарная база цифровых систем»
Студент гр. |
|
Преподаватель |
Ельчанинов М.Н. |
Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННОГО УЗЛА НА ОСНОВЕ ДЕШИФРАТОРА И МУЛЬТИПЛЕКСОРА Вариант 5
Цель работы – получить практические навыки в использовании дешифратора и мультиплексора для воспроизведения произвольных логических функций.
Задание на работу
Лабораторная работа состоит из двух частей.
Часть 1. Реализовать комбинационную схему в соответствии с заданием к лаб. раб. 1 с использованием дешифратора и мультиплексора. Сравнить варианты реализации.
В библиотеке системы Quartus II наряду с примитивами имеются некоторые заранее спроектированные и включенные в отдельную библиотеку более сложные цифровые узлы. Такие функционально завершенные компоненты более высокого уровня сложности, допускающие настройку параметров пользователем, называются мегафункциями. В библиотеке мегафункций имеются типовые узлы мультиплексоров и дешифраторов, которые и следует использовать при выполнении работы.
Спроектированную в лаб. раб. 1 схему следует использовать в текущей
работе как библиотечный блок. Схема верхнего модуля проекта должна
включать в себя три функционально законченных независимых узла: блок, спроектированный в лаб. раб. 1; блок, реализующий функцию с использованием мультиплексора; блок, реализующий функцию на базе дешифратора.
Часть 2. Разработать комбинационную схему управления индикацией,
построенной на светодиодах.
Светодиоды изготовляются на основе специальных полупроводниковых материалов, пропускание тока через такой диод вызывает его свечение. Цвет свечения зависит от материала, из которого изготовлен диод, яркость свечения зависит от величины тока, протекающего через него. Из нескольких диодов составляются индикаторы и матрицы, отображающие буквы, цифры и служебные символы.
Широко применяются семисегментные индикаторы, в которых семь сегментов-диодов расположены так, что при зажигании определенной их комбинации высвечивается тот или иной символ.
Выпускаются семисегментные индикаторы (ССИ) с общим анодом или
общим катодом. В зависимости от типа ССИ зажиганию светодиодного сегмента соответствует единичное или нулевое значение логического управляющего сигнала.
Вариант 5: функция – 0, 1, 2, 4, 6, 8, 9, 10, 11
Ход работы
Часть 1.
Реализованы комбинационные схемы в соответствии с заданием к лаб. работе 1 с использованием дешифратора и мультиплексора
Рисунок 1. Комбинационные схемы на основе схемы из 1й лаб., мультиплексора и дешифратора
Функциональное и временное моделирование
Рисунок
2. Функциональная диаграмма
Рисунок 3. Временная диаграмма
Часть 2.
Синтез логической схемы для семисегментного индикатора
Составим таблицу истинности для синтеза логической схемы семисегментного индикатора, а затем реализуем эту схему с помощью дешифраторов в связи с их удобством. Таблица 1. Таблица истинности
|
x4 |
x3 |
x2 |
x1 |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
h |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
A |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
b |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
C |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
d |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
E |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
F |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Схема в Quartus
Рисунок 4. Комбинационная схема семисегментного индикатора
Функциональное и временное моделирование
Реализовано
функциональное и временное моделирование
для семисегментного индикатора с точкой
на основе дешифраторов.
Рисунок 5. Функциональная диаграмма
Рисунок 6. Временная диаграмма
Вывод
В ходе выполнения лабораторной работы №2 «Проектирование комбинационного узла на основе дешифратора и мультиплексора» были получены практические навыки в использовании дешифратора и мультиплексора для воспроизведения произвольных логических функций. Также было произведено сравнение функциональных и логических диаграмм схемы, использованной в лабораторной работе 1 со схемой, построенной на дешифраторе и на мультиплексоре, и они показывали те же сигналы на определённом наборе данных. Во второй части работы был синтезирован семисегментный индикатор с точкой на основе дешифраторов ввиду простоты реализации. Таким образом и был спроектирован комбинационный узел на основе дешифратора и мультиплексора.
Санкт-Петербург
2022