Синтез   логических устройств

Адрес

http://90.189.213.191:4422/temp/nkpsis/tema_wt_tc23/lek5/lek5.doc    инд: 2-124-3-5      Каталог_примеров

 

  1. Комбинационные и последовательностные логические устройства.

Классификация логических устройств

Логические элементы

Различают комбинационные схемы и цифровые автоматы. В комбинационных схемах состояние на выходе в данный момент времени однозначно определяется состояниями на входах в тот же момент времени. Комбинационными схемами, например, являются логические элементы И, ИЛИ, НЕ и их комбинации. В цифровом автомате состояние на выходе определяется не только состояниями на входах в данный момент времени, но и предыдущим состоянием системы. К цифровым автоматам относятся триггеры.

Логическими элементами называются элементы, выполняющие логические операции И, ИЛИ, НЕ и комбинации этих операций. Указанные логические операции можно реализовать с помощью контактно-релейных схем и с помощью электронных схем. В настоящее время в подавляющем большинстве применяется электронные логические элементы, причем электронные логические элементы входят в состав микросхем. Имея в распоряжении логические элементы И, ИЛИ, НЕ, можно сконструировать цифровое электронное устройство любой сложности. Электронная часть любого компьютера состоит из логических элементов.

Классификация логических устройств. Логические устройства могут быть классифицированы по различным признакам.Так, в общем случае на входе логического устройства действуют n, а на выходе - m переменных, т.е присутствуют соответственно n— и m-разрядные коды.

Поэтому логические устройства могут быть классифицированы по способу ввода-вывода переменных(информации). С этой точки зрения они подразделяются на последовательные, параллельные ипоследовательно-параллельные (смешанные)

 

Последовательные устройства — это устройства, в которых входные переменные подаются на вход, а выходные переменные снимаются с выхода не одновременно, а последовательно, разряд за разрядом.

 

Параллельные устройства —в которых все разряды входных переменных подаются на вход, и все разряды выходных переменных снимаются с выхода одновременно.

В последовательно-параллельных устройствах входные и выходные переменные представлены в различных формах. Либо на переменные вход переменные подаются последовательно символ за символом, а с выхода они снимаются одновременно, либо наоборот.

По принципу действия все логические устройства делятся на два класса:комбинационные; последовательностные.

 

Комбинационными устройствами или автоматами без памяти называют логические устройства, выходные сигналы которых однозначно определяются только действующей в настоящий момент на входе комбинацией переменных и не зависят от значений переменных, действовавших на входе ранее.

 

Последовательностными устройствами, или автоматами с памятью, называют логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только действующей в настоящий момент на входе комбинацией переменных, но и всей последовательностью входных переменных, действовавших в предыдущие моменты времени. Этот тип устройств часто называют цифровыми автоматами.

Пример  устройства с  комбинационным типом построения представлен далее.  Файл  koder_v1.DSN  

 

 

Синтез схем с одним выходом.

 

Пример 1.6

Имеются три датчика, выходные сигналы которых — двоичные числа.

Используя элементы Шеффера 2И-НЕ, требуется обеспечить индикацию на выходе, если по меньшей мере два из трех входных сигналов

единичны.

Выполняем кодировку и составляем таблицу истинности:

№ п/п

 

а

Ь

с

/

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

2

0

1

0

0

3

0

1

1

1

4

1

0

0

0

5

1

0

1

1

6

1

1

0

1

7

1

1

1

1

Схемная реализация этой функции выглядит следующим образом (рис. 1.31).

Рис. 1.31. Схемная реализация исходной функции

Однако эта схема не отвечает условиям задачи, так как использует трехвходовой элемент Шеффера. Требуется преобразовать функцию под двухвходовые элементы.

Снова воспользуемся двойным отрицанием, которое не меняет значения функции, но объединяет по два входа:

 

Таблица  взаимного преобразования 2и-не 2или-не представлена ниже

 

 

 

Практическое задание (ПЗ-4)  «Построение схемы с одним выходом» 

 

 

Пример выполнения ПЗ-4  для варианта   ((A и B ) и ( С и D )) или ( A и-не B )   файл  primer_pz4.DSN  

Скан представлен  ниже. Для наглядности два из трех  функционально заменяемые элементов, выделены  штриховыми окружностями.

Верхняя схема повторение по формуле и нижняя схема по замене 2ИЛИ-НЕ <-> 2И-НЕ

 

Для самостоятельного изучения своего варианта удобно  применить свободно распространяемую программу Atanua   Распаковать в отдельный каталог и выполнить  файл exe.

Внимание! Свободно распространяемая версия в настоящее время,  только для Win32 и LUNIX. Для Win64 - триал версия (с ограничением функций)  

 

Электронные источники:

  1. Синтез схем с одним выходом
  2. Преобразование логических функций
  3. Шило В.Л.  Популярные цифровые микросхемы   
  4.  Логический симулятор Atanua

 

 

 

Подготовил Шабронов А.А.  тс +7-913-905-8839 shabronov@ngs.ru

Ред.2018-9-24