Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Декабря 2012 в 22:37, курсовая работа
В операционном блоке выполняется операция, для которой предназначено устройство. На вход операционного блока поступают операнды, а на выходе операционного блока формируются результаты выполнения операции. В операционном блоке помимо выполняемых действий могут формироваться признаки операндов, промежуточных или окончательных результатов. Такими признаками являются знаки операндов, знак остатка при делении и другие.
Введение……………………………………………………………………..........2
Задание…………………………………………….……………………………...3
Общая последовательность вычитания и логического
сложения чисел с ФТ……………………………………………………………..3
Структурная схема АЛУ………………………….……………………………...3
Алгоритм вычитания и логического сложения чисел в АЛУ……………....…5
Разработка функциональной схемы блока управления…………………….....7
6.1 Общая последовательность разработки……………………………….......7
6.2 Формализация задания………………………………………………...…....7
6.3 Выбор типа автомата……………………………………………………….9
6.4 Разметка схемы алгоритма ………………………………………………..9
6.5 Составление таблиц переходов и выходов……………………………….9
6.6 Кодирование состояний……………………………………..……………..11
6.7 Составление кодированной таблицы переходов и выходов…….………11
6.8 Выбор типа триггера………………………………………………….……11
6.9 Преобразование таблицы переходов в таблицу
функций возбуждения триггеров………………………………………...…13
6.10 Запись функций возбуждения и функций выходов в СДНФ…………..16
6.11 Минимизация функций возбуждения и функций выходов…………….19
6.12 Выбор типа логических элементов………………………………………27
6.13 Преобразование функций переходов и функций выходов……………..27
6.14 Построение функциональной схемы блока управления………………..29
6.15 Проверка правильности работы блока управления……...……………...30
Заключение………………………………………………………………..…….31
Литература……………………………………………………………………....32
Таблица 4.4
Входы |
Состояния и выходы | |||||||||||
k r a b s |
Y10 |
Y11 |
Y12 | |||||||||
|
Q9 |
Q10 |
Q11 | ||||||||||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
Кодировка |
S1R1 |
S2R2 |
S3R3 |
S4R4 |
S1R1 |
S2R2 |
S3R3 |
S4R4 |
S1R1 |
S2R2 |
S3R3 |
S4R4 |
|
0 - - - - |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 0 0 0 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 0 0 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 0 1 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 0 1 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 1 0 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 1 0 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 1 1 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 0 1 1 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 0 0 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 0 0 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 0 1 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 0 1 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 1 0 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 1 0 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 1 1 0 |
-0 |
0- |
10 |
-0 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
1 1 1 1 1 |
-0 |
0- |
10 |
01 |
-0 |
0- |
-0 |
10 |
01 |
0- |
01 |
01 |
6. 10 Запись функций возбуждения и функций выходов в СДНФ
Для упрощения записи используем скобочную форму логических функций.
Функции возбуждения D – триггера:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … r a b s)k˅ (r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k˅ (r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k
Функции возбуждения RS-триггера:
S1=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
S2=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k
S3=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
S4=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k
R1=
_ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
R2=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
R3=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
R4=
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s ˅ r a b s)k˅
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅ (r a b s ˅ … ˅ r a b s)k ˅
_ _ _ _ _
(r a b s ˅ … ˅ r a b s)k
Упростив выражения в скобках методом непосредственных преобразований, получим:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kÚ kÚ kÚ kÚ kÚ kÚ
_ _ _ _
kÚ k;
_ _ _
kr;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kÚ kÚ k˅ krÚ ka;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kÚ kÚ kÚ krÚ kbÚ ks;
Функции возбуждения RS- триггеров после упрощения выражений в скобках:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
S1= kÚ kÚ kÚ kÚ k;
_ _ _
S2= kr;
_ _ _ _ _
S3= kÚ k;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
S4= kÚ k˅ krÚ kb;
_
R1= k;
_ _ _ _ _ _
R2= kÚ kÚ k;
_ _ _ _ _ _ _ _ _
R3= kÚ kÚ kÚ k ˅ kr;
_ _ _ _ _ _ _
R4= kÚ kÚ k ˅ ks;
Функции выходов запишем в следующем виде:
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
= ; Ú ; ;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
; Ú ; ;
_ _ _ _ _ _ _
; Ú ; ;
_ _ _ _ _
; Ú ;
_ _ _ _ _
; ;
6.11 Минимизация функций
Для окончательной минимизации
функций используется метод Карно.
При минимизации следует
Стоит отметить, что метод Карно применим непосредственно только к функциям не более четырех переменных. В случае более сложных функций они минимизируются по частям.
Например :
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kÚ kÚ k˅ krÚ ka
Будет представлять собой при минимизации 3 функции D31˅D32˅D33
Диаграммы Карно для функций выходов приведены на рисунках 7-12.
Рисунок 7 – Карты Карно для Y0,Y1
Рисунок 8 – Карты Карно для Y2,Y3 ,Y4
Рисунок 9 – Карты Карно для Y5,Y6
Рисунок 10 – Карты Карно для Y7,Y8
Рисунок 11 – Карты Карно для Y9,Y10
Рисунок 12 – Карты Карно для Y11,Y12
После минимизации получим следующие выражения для функций выходов:
_ _ _ _ _ _
= ; ; ;
_ _
_
; ; ;
_ _ _
; ; ;
_ _
; ;
_ _ _ _
; ;
Диаграммы Карно для функций показаны на рисунках 13-16
Рисунок 13 – Карты Карно для D1,D2
Рисунок 14 – Карты Карно для D3
Рисунок 15 – Карты Карно для D4-1,4-2,4-3
Рисунок 16 – Картa Карно для D4-4
В результате минимизации получим следующие выражения для функций D – триггеров:
kÚ kÚ k˅ k;
_ _ _
kr;
_ _ _ _ _ _ _ _ _
k˅ k˅ krÚ ka;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kÚ kÚ krÚ kbÚ ks;
Диаграммы Карно для функций R,S показаны на рисунках 17-22
Рисунок 17 – Карты Карно для S1,S2
Рисунок 18 – Карты Карно для S3
Рисунок 19 – Карты Карно для S4-1,S4-2
Рисунок 20 – Карты Карно для R1,R2
Рисунок 21 – Карты Карно для R3-1,R3-2
Рисунок 22 – Карты Карно для R4-1,R4-2
В результате минимизации получим
следующие выражения для
_
S1= kÚ k;
_ _ _
S2= kr;
_ _
S3= k;
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
S4= kÚ k˅ krÚ kb;
R1= k;
_
R2= kÚ k;
R3= kÚ kÚ kr;
_
R4= kÚ kÚ ks;
6.12 Выбор типа логических элементов
В качестве логических заданы элементы И – НЕ.
6.13 Преобразование функций переходов и функций выходов
Применяя правило двойной инверсии, получим следующие выражения:
Функции возбуждения D – триггеров:
___________________________
___ _____ ____ ________
k& k& k& k;
__________
__________
_ _ _
kr;
______________________________
_______ _______ _________ __________
_ _ _ _ _ _ _ _ _