ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

Transcript

1 ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Σχεδιασμός Συνδυαστικού κυκλώματος και υλοποίηση στο Quartus με αρχείο bdf. Χρονικές καθυστερήσεις. Διδάσκων: Γιώργος Ζάγγουλος Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

2 Ατζέντα 1. Στόχοι 5 ου Εργαστηρίου 2. Παρουσίαση 2 ης Εργαστηριακής άσκησης 3. Μαθησιακά Αποτελέσματα Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 2

3 Στόχοι 5 ου Εργαστηρίου Με την ολοκλήρωση αυτού του εργαστηρίου, θα πρέπει ναείστεσεθέσηνα: 1. Επεξεργάζεστε τις πληροφορίες που δίνονται σε κάποιο πρόβλημα και να προχωρείτε στη λύση του, αφού πρώτα εξετάσετε το ενδεχόμενο απλοποίησης με χρήση Karnaugh maps ή άλλης μεθόδου που διδαχτήκατε στο ΗΜΥ Σχεδιάζετε συνδυαστικά κυκλώματα και να προσομοιώνετε τον σχεδιασμό σας στο Quartus II αλλά και να τον εξομοιώνετε στην πλακέτα της Altera χρησιμοποιώντας και τα 7-segment displays. 3. Μετράτε τις χρονικές καθυστερήσεις που προκύπτουν από τον σχεδιασμό σας και να τις ελαχιστοποιείτε. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 3

4 Περιγραφή Συστήματος Υλοποιήστε ένα σύμβολο το οποίο θα προστεθεί στο ψηφιακό σύστημα συναγερμού που υλοποιήσατε στην προηγούμενη άσκηση. Το νέο σύμβολο θα περιλαμβάνει 4 εισόδους θετικής λογικής (οι οποίες θα συνδεθούν στις εξόδους W, X, Y και Z της 1 ης άσκησης) και τις απαραίτητες εξόδους, έτσι ώστε να εμφανίζονται σε δύο 7-segment displays τα αρχικά αυτών που ενημερώνονται στην κάθε κατάσταση. ΑΝ οι χαρακτήρες που πρέπει να εμφανιστούν είναι πάνω από 2, τότε θα πρέπει να μην εμφανίζεται ο χαρακτήρας S μιας και η σειρήνα θα ακούγεται! Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 4

5 Περιγραφή Εξόδων Ο χαρακτήρας Sθαεμφανίζεταιόταν ενεργοποιηθεί η έξοδος W που είναι συνδεδεμένη με την εξωτερική σειρήνα και η οποία ηχεί στην περίπτωση που παραβιαστεί η πόρτα του δωματίου ή κάποιος προσπαθήσει να σπάσει το τζάμι της μπαλκονόπορτας ή να την παραβιάσει. Ο χαρακτήρας Fθα εμφανίζεται όταν ενεργοποιηθεί η έξοδος X μέσω της οποίας ενημερώνεται άμεσα το 199/112 για να σταλεί ασθενοφόρο και πυροσβεστικό όχημα όταν υπάρχει ένδειξη καπνού και κάποιος βρίσκεται στο διαμέρισμα. Ο χαρακτήρας dθα εμφανίζεταιόταν ενεργοποιηθεί η έξοδος Y η οποία ενημερώνει άμεσα τον διαχειριστή της πολυκατοικίας για να σταλεί συνεργείο όταν υπάρχει ένδειξη πλημμύρας στο διαμέρισμα και κανείς δεν βρίσκεται εντός του διαμερίσματος. Ο χαρακτήρας Ρ θα εμφανίζεται όταν ενεργοποιηθεί η έξοδος Ζ μέσω της οποίας ενημερώνονται η αστυνομία και ο ιδιοκτήτης με αποστολή κατάλληλου SMS σε περίπτωση εντοπισμού κίνησης και ενεργοποίησης του αισθητήρα Α ή Β. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 5

6 Περιορισμοί και Ρυθμίσεις Στον αρχικό σας σχεδιασμό, επιτρέπεται η χρήση πυλών AND, OR και XOR μέχρι 3 εισόδων, καθώς και NOT. Όλες οι είσοδοι του συμβόλου που θα δημιουργήσετε είναι θετικής λογικής, ενώ όλες οι έξοδοι είναι αρνητικής λογικής. Οποιοδήποτε 7-segment display δεν εμφανίζει χρήσιμη πληροφορία θα πρέπει να είναι απενεργοποιημένο. Σε περίπτωση που οι έξοδοι στο σύστημα συναγερμού είναι λανθασμένες, θα πρέπει να εμφανίζεται Εr στα 2 ψηφία. Η προσομοίωση του κάθε συνδυασμού (εισόδων) θα πρέπει να είναι 50ns. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 6

7 Περιγραφή 7-segment display Τα 7-segment displays είναι αρνητικής λογικής, δηλαδή οι LEDs ανάβουν στο 0 και παραμένουν κλειστές στο 1. H αρίθμηση των LEDs από το Α μέχρι το F είναι όμοια όπως από το 0 μέχρι το 6. Character d E F P r S Για την υλοποίηση αυτής της άσκησης θα χρειαστεί να δημιουργήσετε στα 7-segment displays τους χαρακτήρες S, P, F, d και r, ενώ σας δίνεται η δυνατότητα να επιλέξετε εσείς τον ακριβή τρόπο εμφάνισης στα 4 διαθέσιμα ψηφία της πλακέτας. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 7

8 Αναμενόμενη Εργασία Στο επόμενο εργαστήριο(09 12/10/2018) θα πρέπει να έχετε μαζί σας τα παρακάτω ζητούμενα: (1) Πίνακας αληθείας (2) Απλοποιήσεις με χάρτες Karnaugh ή και με άλλο τρόπο αν είναι εφικτό (3) Σχεδιασμός με πύλες AND, OR, XOR και ΝΟΤ και δημιουργία συμβόλου (4) Εισαγωγή του νέου συμβόλου για οδήγηση των 7-segment displays στον top-level σχεδιασμό της άσκησης από την προηγούμενη εβδομάδα. Το νέο σύμβολο θα δεχθεί είσοδο από τον σχεδιασμό με πύλες (AND, OR και ΝΟΤ) και στην έξοδο του θα συνδεθούν τα ανάλογα 7-segment displays που έχετε επιλέξει. (5) Πίνακας αντιστοιχίας των νέων εξόδων με τα αντίστοιχα PINS έτσι ώστε σε 2 από τα 7-segment displays να εμφανίζονται οι ζητούμενες πληροφορίες. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 8

9 Μαθησιακά Αποτελέσματα Με την ολοκλήρωση αυτού του εργαστηρίου θα πρέπει να μπορείτε να: Μελετάτε τις προδιαγραφές ενός συστήματος Απλοποιείτε τις αρχικές εξισώσεις ενός σχεδιασμού Σχεδιάζετε και να προσομοιώνετε το σχεδιασμό σας στο Quartus, καθώς και να επαληθεύετε την ορθή του λειτουργία Μετράτε τις χρονικές καθυστερήσεις σε κάποιο σχεδιασμό και να τις ελαχιστοποιείτε. Οκτώβριος 18 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων Γ.Ζ. - 9