Методические указания к заданию 1

Синтез и анализ комбинационных

Цифровых устройств

Подготовка к работе

По указанной литературе изучить порядок работы с программой Electronics Workbench (EWB), ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

2.1. Охарактеризуйте различные версии программы Electronics Workbench..

2.2. Перечислите возможности прибора Logic Converter –XLC1.

2.3. Как нужно понимать термин «безразличное состояние» устройства?

2.4. Графический способ минимизации логических выражений.

2.5. Аналитический (алгебраический) способ минимизации логических выражений

2.6. Почему СДНФ имеет такое название?

2.7. Запишите аксиомы алгебры логики.

2.8. Запишите тождества алгебры логики.

2.9. Запишите законы алгебры логики.

2.10. Приведите отечественные и американские условные графические обозначения логических элементов.

2.11. Перечислите программы, которые могут использоваться для моделирования радиоэлектронных устройств.

2.12.Как на основании логического выражения построить комбинационное цифровое устройство (КЦУ)?

2.13. Перечислите способы задания логических функций.

2.14. Дайте определение комбинационного цифрового устройства.

2.15. Как записывается логическая функция в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ)?

2.16. Как записывается логическая функция в совершенной конъюнктивной нормальной форме (СКНФ)?

2.17. Что означает термин «минимизация логического выражения»?

Задания на выполнение лабораторной работы

Задание 1. Формирование логических выражений с помощью прибора Logic Converter

Используя прибор Logic Converter–XLC1, для своего варианта получить два логических выражения, которые описывают работу преобразователя кода (таблица 1).

Первое логическое выражение должно представлять собой сумму минтермов. Другими словами: выражение должно быть представлено в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ). Второе логическое выражение должно описывать преобразователь кода в минимизированном виде.

Таблица 1

Входные сигналы (ABCD)	Выходные сигналы Y (по вариантам)
	X		X	X	X
			X	X	X
			X	X		X
				X		X
		X				X	X
	X	X					X
							X
							X
	X	X						X
								X
				X	X
	X	X	X		X	X

Продолжение таблицы 1

Входные сигналы (ABCD)	Выходные сигналы (по вариантам)
	X							X
	X	X						X
	X	X	X
		X	X	X
			X	X	X
				X	X	X
					X	X	X
						X	X	X
							X	X
								X
		X
	X	X	X
			X	X
			X	X			X

Примечание: символом Х обозначено безразличное состояние устройства. Этот символ означает, что выходной сигнал устройства для указанных входных сигналов может быть произвольным (либо логическая единица, либо логический ноль). Например, входные сигналы преобразователя кода для семисегментного индикатора никогда не принимают значения большее, чем число девять. По этой причине все номера состояния, которые больше 9, для устройства безразличны (их просто никогда не бывает).

Задание 2. Формирование логических выражений с помощью диаграмм Вейча (карт Карно)

Получить логическое выражение, которое описывает данные таблицы 1, вручную (с помощью карт Карно или диаграмм Вейча). Сопоставить полученное выражение с выражениями, сформированными в предыдущих заданиях.

Задание 3. Формирование цифрового устройства на основании имеющегося логического выражения

Используя логическое выражение, полученное в предыдущем задании, сформировать преобразователь кода. Полученную схему устройства поместить в отчет.

Задание 4. Анализ работы созданного устройства

Выполнить анализ работы устройства, синтезированного при выполнении предыдущего задания. Для этого составить таблицу, описывающую зависимость выходных сигналов КЦУ от входных сигналов. Результаты анализа работы синтезированного КЦУ занести в отдельную таблицу.

Методические указания

Методические указания к заданию 1.

После запуска программы Electronics Workbench (Multisim 8) на панели Instruments (Инструменты) выбрать схематичное изображение прибора Logic Converter (Логический конвертор) и установить его на рабочем столе.

Двойным щелчком по схематичному изображению конвертора получить его детальное изображение.

С помощью включателей A, B, C, D установить 16 состояний вводимой таблицы. Указанные четыре включателя позволяют формировать входные сигналы создаваемого преобразователя кода.

В последнюю колонку занести выходные сигналы КЦУ из таблицы 1. Для примера здесь использованы данные варианта № 16.

Выражение в совершенной дизъюнктивной нормальной форме получается щелчком по кнопке:

В рассматриваемом случае будет сформировано выражение:

В этой записи дизъюнкция (логическое сложение) обозначена знаком «+», символ конъюнкции (логического умножения) не указан (опущен), а инверсия обозначена символом «`».

Чтобы получить минимизированное описание таблицы следует сделать щелчок по кнопке:

В результате такого действия в данном случае будет получен такой результат:

Таким образом, получены два логических выражения, которые описывают КЦУ для варианта № 16. Перепишем эти выражения в принятом для цифровой техники виде.

Очевидно, что второе логическое выражение значительно компактнее первого выражения. Значит и на реализацию одного и того же устройства во втором случае потребуется меньшее количество микросхем.