Методи структурної організації регістрових структур. Логічне проектування керуючих пристроїв

Тема: Проектування регістрових структур та лічильників.

Мета: Придбати навички побудови і перевірки роботи двоступеневого синхронного регістра на тригерах (або на БРПП) і лічильника (з послідовним переносом; з паралельним переносом; з наскрізним переносом).

 

План:

1. Побудова схеми регістра на тригерах або на БРПП.

2. Побудова функціональних схем лічильника:

3. Перевірка роботи отриманої функціональної схеми регістра на тригерах і лічильника у середовищі імітаційного моделювання NI Multisim 9.

Хід роботи:

1. Обираємо данні для виконання.

2. Побудуємо функціональну схему БРПП на 18 станів з автоматами стратегії на кожну підгрупу БФСП.

3. Розробляємо тести перевірки отриманої функціональної схеми. Це елементарний багаторівневий пристрій пам’яті на 18 станів, якій має 18 наборів установчих вхідних сигналів х і (t), що запам’ятовують свої стани при одному зберігаючому наборі вхідного сигналу е(∆), в якому всі структурні вхідні сигнали на вузлах z i дорівнюють логічній одиниці.

 

 

Установчі вхідні сигнали БРПП

 

Таким чином, тести для перевірки роботи функціональної схеми БРПП, що запропонована, складаються з послідовності 18 вхідних слів р і =х і, е, де

і=1, 2, …,18.

4. Проводимо аналіз роботи схеми дешифратора на елементах «І-НІ» за допомогою програми імітаційного моделювання "NI Multisim 9", запускаємо програму.

5. За допомогою меню Place Misc Digital викликаємо на робоче поле логічні елементи NAND3 (І-НІ з трьома входами).

6. Будуємо функціональну схему функції f на цих елементах у NI Multisim.

7. Проводимо дослідження схеми приладами Word Generator (Генератор Слів) та Logic Analyzer (Логічний Аналізатор).

8. Результати дослідження копіюємо за допомогою інструменту Tools-Capture Screen Area (Інструменти–Захоплення зображення екрану).

Побудована функціональну схему БРПП на 18 станів автоматами стратегії на кожну підгрупу БФСП

 

Оскільки прилад "Логічний Аналізатор" має лише 16 входів, необхідність використання 18 каналів для аналізу сигналів привела до побудови структурної схеми з використанням двох логічних аналізаторів:

 виходи b 1 - b 6 та структурні вхідні сигнали z 1 - z 8 – на прилад XLA1,

 виходи a 1 - a 4 – на прилад XLA2.

 

Вигляд з Генератором Слів та Логічним Аналізатором після виконання всіх 18 тестів

 

Запитання та відповіді:

 Як вибрати логічний компонент для побудови схеми?

Відповідь: Скористатися пунктом меню "Place Misc Digital" або "Place/Component".

 Як побудувати таблицю істинності логічного компоненту або схеми?

Відповідь: Скористатися віртуальним приладом Логічний Конвертор

 Як побудувати логічну комбінаційну схему?

Відповідь: Скористатися бібліотекою компонентів "Place Misc Digital" а також інструментами "Wire" (Проводка), "Junction" (Вузол електричного кола)

 Як побудувати послідовність слів на вході логічного пристрою?"

Відповідь: Скористатися віртуальним приладом Генератор Слів (WG). Налагодити WG (Display: "Binary"; Controls: "Step") ввести необхідні слова з врахуванням легенди розташування виводів WG. Встановити позиції курсору для формування циклу (Set Initial Position; Set Final Position; Set Cursor).

 Як налагодити Логічний Аналізатор для відображення вхідних сигналів з врахуванням назви вхідного сигналу та використати кольорову "легенду"?

Відповідь: Скористатися віртуальним приладом Логічний Аналізатор (LA). Налагодити LA (синхронізувати частоту LA та WG, обмежити кількість тактів для аналізу. Правим кліком по відповідному входу LA вибрати з випадаючого меню варіант кольорової "легенди" входу, (Wire Color, або Segment Color), потім таким же чином вибрати назву входу (Properties/Net name).

 

ВИСНОВКИ

 

В організації самостійної роботи студентів в вищих навчальних закладах при викладанні спеціальних дисциплін, важливо впроваджувати не тільки теоретичне вдосконалення знань студентів різними методами, але й їх практичну реалізацію. У наш час це можливо завдяки використанню різноманітних спеціалізованих програм.

В даній методичній розробці представлена методика виконання самостійних практичних робіт, яка дозволяє при вивчені складних цифрових схем комп’ютерної схемотехніки зробити декілька підходів до важливих понять і принципів курсу: в перший раз на лекції; удруге самостійно розібратися з невирішеними питаннями завдяки наочній реалізації теоретичного матеріалу.

Самостійний практикум з використанням засобів імітаційного моделювання робить більш наочними основні положення курсу, створює зв’язок між теоретичним матеріалом та засобами його практичного втілення. В деяких випадках імітаційні комп’ютерні моделі настільки точно і образно відтворюють поведінку реальних об'єктів та приладів, що з врахуванням цілей навчального процесу, можуть слугувати заміною реального експерименту.

Виконання рекомендованих самостійних робіт, є бажаною дією для підвищення рівня своїх знань, та обов’язковою умовою для отримання високої оцінки з навчальної дисципліни.