Дисципліни:
Лабораторна робота №2
На тему:

Реалізація логікових функцій у заданих базисах.

Дисципліна: Цифрові пристрої та мікропроцесори
ВНЗ:НУ «ЛП»
Формат: Word Doc

Переглядів: 937 Додано: 2015-02-28




Частина тексту

Мета роботи

1. Ознайомлення з динамічними параметрами логіковнх елементів транзио
торно-транзисторної логіки (ТТЛ) та методикою їх виміру;

2. Ознайомлення на практиці з явищем виникнення “голок”;

3. Засвоєння запису логікових функцій в УДНФ та при допомозі карт Карно

4. Засвоєння перехіду до заданого базису подання полкової функції

2. Основні параметри цифрових сигналів

До основних параметрів цифрових мікросхем відносяться:
напруга живлення Е; середній поріг перемикання Un - величина напруги, при
якій здійснюється перемикання вихідного стану логікового елемента; середня
потужність споживання в статичному режимі Рсст, коефіцієнт об’єднання вхо-
дів К - визначає максимальне число входів ЛЕ; коефіцієнт розгалуження ви-
ходу Кроз - визначає число входів аналогічних елементів, які можуть бути піді-
мкнені до виходу JIE при збереженні його основних параметрів; середній час
затримки-розповсюджсння сигналу tзс - характеризує швидкодію ЛЕ.

Негативні явища - “логікові змагання”, “голки”.

При проектуванні реальних цифрових пристроїв враховують, що кожний
ЛЕ мас власну скінчену затримку сигналу (див. вище), тому одночасна поява
двох сигналів на входах логікової схеми, що мають, внаслідок різних шляхів
проходження, різні часові затримки, призводить до логікових “змагань” на
цьому вході. Це негативно впливає на функціонування цифрових схем, оскіль-
ки можуть з’явитись хибні сигнали, які настільки нетривалі, що їх важко навіть
зареєструвати. Такі хибні сигнали можуть змінити скажімо стан тригера, і, від-
повідно, логіку роботи пристрою. Короткочасні хибні сигнали, спричинені ло-
гіковими “змаганнями", називають “голками” або глітчами (від англ. glitch -
мерехтіти). В залежності від типу ЛЕ “голка” може бути нульовою 1-0-1
чи одиничною 0-1-0.

Проте явище логікових “змагань можна використати, наприклад для схем
виділення фронтів цифрового сигналу або формування коротких імпульсів.

Удосконалена диз'юнктивно нормальна форма зображення логікової
функції. Мінімізація логікових функцій за допомогою карт Карно.

Найбільш розповсюдженою формою зображення логікової функції с так
звана удосконалена диз’юнктивна нормальна форма (УДНФ). Її перевага в то-
му, що логікові функції записані в УДНФ мають однозначне зображення. Логі-
кова функція записана в УДНФ є диз’юнкцією (логіковою сумою) елементар-
них кон’юнкцій (логікових добутків). УДНФ як правило формують з таблиці
істинності логіковоі функції, виконуючи такі дії:

1) У таблиці істинності бидіпяють рядки, у яких функція набуває зна-
чення “1”.

2) Для кожного такого рядка складається елементарна кон юнкція (елементарний множник), причому записується співмножник х,. якщо від-
повідна змінна мас значення 1, і якщо навпаки.

3) Формується диз ’юнкця (логікова сума) всіх знайдених добутків, у ре-
зультаті чого отримується шукана логікова функція в УДНФ.

2.4. Реалізація логікових функцій у різних базисах.

Будь-яка логікова функція може бути зреалізована за допомогою трьох базових логікових операцій або JIE: диз’юнкції (ЧИ), кон’юнкції (Г) та інверсії
(НЕ) - це найпростіший (елементарний) базис. Проте існують також й інші ло-
гікові елементи (функції-), на основі яких можна реалізувати будь-які логікові
функції. Такі ЛЕ і відповідні їм логікові функції називають базисними. Процес
приведення логікової функції до вигляду, коли всі елементарні логікові опера-
ції задаються через базисні, називають приведенням до певного базису.

Найбільш поширеними базисами є елемент Пірса (2-ЧИ-НЕ) та елемент
ІІІефсра (2-І-НЕ). Для приведення до даних базисів необхідно використовуючи
закон дуальності (де Моргана) виразити всі кон’юнкції через диз’юнкції (базис
ел. Пірса) або навпаки (базис сл. Шеффера), та використати, якщо потрібно,
подвійні інверсії.

3 Завдання до експерименту

1) За допоиогою провідників зібрати схему наведену на рис.1.а. Користуючись осцилоірафом, зняти таблицю істинності. Записати аналітичний вираздля реалізованої логікової функції.

Рисунок 1 – Схеми завдань до експерименту

2) Подати на вхід х цісї логікової схеми динамічний сигнал (меандр) частотою 0.5 МГц. використавши генератор синхросигналів С. Зарисувати осцилограми на виході у та контрольних точках І і 2. Виміряти тривалість отриманих від'ємних імпульсів t, (за рівнем 0.5).

3) Пояснити отримані осцилограми. Розрахувати середній час затримки одного логікового елемента.

4) Реалізувати логікову функцію ЧИ в базисі ІІІсффера (І-НЕ). Навести відпові дну схему, зібрати її, зняти таблицю істинності, порівняти з таблицею істинності для логікової функції ЧИ.

5) Для наведеної на рис.1, б логікової схеми, користу ючись осцилографом, зняти таблицю істинності. Визначити яку логікову функцію реалізує ця схема (дати назву), та записати її в аналітичному вигляді. Зарисувати еквівалентну їй схему в базисі Пірса (ЧИ-HE). Підказка: ЛЕ D3 (логіковий розширювач) реалізує логікову функцію .

Результати експерименту

Завдання №1

За допомогою провідників ми склали схему задану викладачем. Подаючи на вхід відповідні значення сигналу, знали сигнал на виході.

Табляця істинності до схеми варіанту

Х1

Х2

Х3

Y

1

1

1

0

0

0

0

1

Завдання №2.а

Виконуючи пункт 2 завдання до експерименту ми дійшли висновку що внаслідок затримки меандр перетворюється на окремі імпульси.

Завдання №2.б

Для наведеної на рис.1, б логікової схеми, користуючись осцилографом, зняли таблицю істинності. Визначили яку логікову функцію яку реалізує ця схема та записати її в аналітичному вигляді.

Таблиця 2 – Таблиця істинності до схеми 1.б

Х1

Х2

Y

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Ми дізнались що функція реалізує інверсію суми за mod2 (вийняткове ЧИ-НЕ)

Висновок: на цій лабораторні роботі ми ознайомилися з динамічними параметрами логіковнх елементів торно-транзисторної логіки (ТТЛ) та методикою їх виміру,а також засвоїли запис логікових функцій в УДНФ та при допомозі карт Карно.