Проектирование и анализ функциональных узлов ЭВМ-СУММАТОРЫ

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Декабря 2013 в 17:00, курсовая работа

Краткое описание

Целью курсового проекта является овладение навыками проектирования различных электронных схем, используемых в аппаратуре вычислительной техники и развитие навыков работы с технической и справочной литературой.
В курсовом проекте по заданной функциональной схеме составляется принципиальная схема на указанной элементной основе. В этой части проекта используются основные принципы работы базовых элементов электронных схем
В расчетной части студент проводит электрический расчет одной из электронных схем устройства.

Содержание

1.Цель и задачи курсового проекта……………………………………………….………3

2.Техническое задание на курсовой проект…………………………………….………..4

3. Введение…………………………………………………………………………………………..5
4. Логические элементы………………………………………………………………………...…..6
5. Разработка структурной схемы сумматора…………………………………………….8
5.1 Одноразрядный сумматор……………………………………………………………...8

5.2 Четырехразрядный сумматор……………………………………………………….…9
5.3 Схема одноразрядного сумматора в среде NI Multisim 12………………………….10

5.4 Схема четырехразрядного сумматора на основе каскадов одноразрядного
сумматора в среде NI Multisim 12………………………………………………….…….11

6. Результаты работы спроектированных устройств…………………………………….12

7. Выводы о проделанной курсовой работе……………………………………………....16

8. Список литературы……………………………………………………………………....17

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсач схемота.docx

— 466.18 Кб (Скачать документ)

     ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ              

                   ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 

                        МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

                              ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ                          

                                ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

------------------------------------------------------------------------------------------

           Кафедра вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

 

 

 

Курсовая работа

Защищена с оценкой

 

                                            

         (подпись, дата)


 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине “ Электротехника, электроника и схемотехника”

Тема: Проектирование и анализ функциональных узлов ЭВМ-СУММАТОРЫ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Курсовая работа

  допущена к защите                                                                         Выполнил 

                                                                               студент группы ЭВМ 3-1б

 

                                                                                 (Ф.И.О)


                                                            Руководитель                                         

 

  

(подпись, дата)                                                                                                                     (Ф.И.О)


                                                                                  

                                                                                                             

                МОСКВА – 2013

 

 

                                                  Содержание:

 

 

 

1.Цель и задачи курсового проекта……………………………………………….………3

 

2.Техническое задание на курсовой проект…………………………………….………..4

 

3. Введение…………………………………………………………………………………………..5

4. Логические  элементы………………………………………………………………………...…..6

5. Разработка структурной схемы сумматора…………………………………………….8

5.1 Одноразрядный сумматор……………………………………………………………...8

 

5.2 Четырехразрядный сумматор……………………………………………………….…9

5.3 Схема одноразрядного  сумматора в среде NI Multisim 12………………………….10

 

5.4 Схема четырехразрядного  сумматора на основе каскадов  одноразрядного

 сумматора в среде  NI Multisim 12………………………………………………….…….11

 

6. Результаты работы спроектированных устройств…………………………………….12

 

7. Выводы о проделанной курсовой работе……………………………………………....16

 

8. Список литературы……………………………………………………………………....17

 

 

  1. Цель и задачи курсового проекта

Целью курсового  проекта является овладение навыками проектирования различных электронных  схем, используемых в аппаратуре вычислительной техники и развитие навыков работы с технической и справочной литературой.
В курсовом проекте  по заданной функциональной схеме составляется принципиальная схема на указанной  элементной основе. В этой части  проекта используются основные принципы работы базовых элементов электронных  схем

 

В расчетной части студент  проводит электрический расчет одной  из электронных схем устройства.

 

Математическое моделирование  в данной работе проводиться с  помощью компьютерной программы NI Multisim 12.0 которая является хорошим инструментом для проектирования и изучения различных электронных схем. Использование программы объясняется ее особенностями:

  • наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к промышленным аналогам;
  • наличие обширной библиотеки электронных компонентов, позволяющей собрать практически любую схему;
  • наличие простого и легко осваиваемого интерфейса.

 

 

 

 


 

 

2. Техническое задание на курсовой  проект

 

   С помощью компьютерной  программы NI Multisim 12.0 выполнить следующие действия:

  • Синтезировать схему одно- и многоразрядного алгебраического сумматора
  • Разрядность сумматора 4, выполняющего операцию преобразование двоичного прямого кода в дополнительный
  • Написать таблицу истинности для данного сумматора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Введение

 

Сумматор — устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов.

 

Сумматор двоичных кодов чисел — устройство, выполняющее арифметическое(в противоположность логическому) сложение чисел представленных в двоичном коде.

 

Классификация сумматоров по архитектурным признакам:

 

 

► Четвертьсумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю без разряда переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма по модулю;

 

► Полусумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (старший разряд);

 

► Полусумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (старший разряд);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Логические элементы.

 

Логический элемент НЕ называют инвертором, так как он инвертирует логическую величину А в . Если А = 1, то = 0  ; если А = 0, то =  1. Функция инверсии представлена в таблице:

 

 

А

Y

 0

1

  1

0





                                             

На рисунке представлен  логический элемент И. Элемент И выполняет функцию логического умножения. Функция умножения представлена в таблице:

 

 

A

B

Y

0

0

0

 0

1

0

 1

0

0

1

1

1





            
  Элемент ИЛИ выполняет функцию логического сложения. Выполняемую логическим элементом логическую функцию задают таблицей истинности:

 

A

B

Y

0

0

0

 0

1

1

1

0

1

1

1

1





               

Элементы  И-НЕ и ИЛИ-НЕ выполняют те же логические операции, что и элементы ИЛИ и И, но, кроме того, еще выполняют операцию НЕ. Это подтверждают таблицы истинности(1я И-НЕ, 2я ИЛИ-НЕ):

A

B

Y

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0





                  

A

B

Y

 0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0





                  
На рисунке показано условно графическое обозначение  логической функции «исключающее ИЛИ». Эта функция задается таблицей :

A

B

Y

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

0


              
 

5. Разработка структурной схемы сумматора

 

5.1 Одноразрядный сумматор.

 

         Таблица истинности одноразрядного сумматора

         

        0

        0

         0

         0

       0

        0

        0

         1

         1

       0

        0

        1

         0

         1

       0

        0

        1

         1

         0

       1

        1

        0

         0

         1

       0

        1

        0

         1

         0

       1

        1

        1

         0

         0

       1

        1

        1

         1

         1

       1


 

 

 

                        Формула одноразрядного сумматора

 

 

 

 

 

                           

Минимизируем функции  S и P с помощью диаграммы Карно:

 

Диаграмма Карно для  S:

AB/C

00

01

11

10

0

0

1

0

1

1

1

0

1

0


 

Диаграмма Карно для  P:

AB/C

00

01

11

10

0

0

0

1

0

1

0

1

1

1


Минимизированная функция: ABvBCvAC

Схема одноразрядного сумматора

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Четырехразрядный сумматор 

 

 

Структурная схема четырехразрядного  сумматора:



 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             

                   

 

5.3 Схема одноразрядного сумматора в среде NI Multisim 12

 

 

 

 

 

 

Результат работы равен  S=1, P=0 при подаче на вход A=0, B=1, C=0, что совпадает с таблицей истинности.

 

 

 

 

5.4 Схема четырехразрядного сумматора на основе каскадов одноразрядного сумматора в среде NI Multisim 12

 

 

 

Для того чтобы получить многоразрядный сумматор, достаточно соединить входы  и выходы переносов соответствующих  двоичных разрядов. Схема соединения одноразрядных сумматоров для реализации четырехразрядного сумматора.

 

Упрощенная схема:



 


Обозначения на схеме:


АО - нулевой разряд первого слагаемого


А1 - первый разряд первого слагаемого


А2 - второй разряд первого слагаемого


АЗ - третий разряд первого слагаемого


ВО - нулевой разряд второго слагаемого


 В1 - первый разряд второго  слагаемого 


В2 - второй разряд второго слагаемого


ВЗ - третий разряд второго слагаемого


С - вход переноса

S0- нулевой разряд суммы

S1- первый разряд суммы

S2- второй разряд суммы

S3- третий разряд суммы

S4- четвертый разряд суммы.

 

6. Результаты работы спроектированных устройств

 

Результат работы четырехразрядного  сумматора, вычитание

Сложение и вычитание  чисел в обратном и дополнительном кодах выполняется с использованием обычного правила арифметического  сложения многоразрядных чисел. Общей  для этих кодов особенностью (и  очень удобной особенностью) является лишь то, что при поразрядном сложении чисел разряды, изображающие знаки  чисел рассматриваются как равноправные разряды двоичного числа, которые  складываются друг с другом и с  единицей переноса из предыдущего разряда  числа по обычным правилам арифметики. Различия же обратного и дополнительного  кодов связаны с тем, что делается с единицей переноса из старшего разряда (изображающего, как неоднократно говорилось, знак числа). При сложении чисел в  дополнительном коде единица переноса из старшего разряда игнорируется (теряется), а в обратном коде эту единицу  надо прибавить к младшему разряду  результата.

Информация о работе Проектирование и анализ функциональных узлов ЭВМ-СУММАТОРЫ