Οικουμενικές Πύλες (ΝΑΝD NOR), Πύλη αποκλειστικού Η (XOR) και Χρήση KarnaughMaps

Σχετικά έγγραφα
ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

Γ2.1 Στοιχεία Αρχιτεκτονικής. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης

Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων ΗΜΥ211

Σχεδιασμός Συνδυαστικού κυκλώματος και υλοποίηση στο Quartus (a) με πύλες: and, or, xor και not (b) μόνο με πύλες nand2 και (c) με Vhdl (dataflow)

Σχεδιασμός Συνδυαστικού κυκλώματος και υλοποίηση στο Quartus και στο Logisim. Υλοποίηση κυκλώματος μόνο με πύλες Nand 2 εισόδων.

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

3. Απλοποίηση Συναρτήσεων Boole

Καταχωρητές,Σύγχρονοι Μετρητές και ΑκολουθιακάΚυκλώματα

Διδάσκoντες: Γιώργος Ζάγγουλος και Λάζαρος Ζαχαρία. Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Σχεδιασμός Αποκωδικοποιητή και υλοποίηση του στο Logisim και στο Quartus. Εισαγωγή στο Logisim

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 4: Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

Διδάσκoντες: Δρ. Γιώργος Ζάγγουλος και Δρ. Παναγιώτα Μ. Δημοσθένους. Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων

ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Ι ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2010

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Απλοποίηση Συναρτήσεων Boole. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΜΕΡΟΣ 1 ο : Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Κεφάλαιο 3

Ψηφιακά Συστήματα. 5. Απλοποίηση με χάρτες Karnaugh

ΑΣΠΑΙΤΕ Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων & Μικροϋπολογιστών Εργαστηριακές Ασκήσεις για το μάθημα «Λογική Σχεδίαση» ΑΣΚΗΣΗ 3 ΠΙΝΑΚΕΣ KARNAUGH

ΑΣΚΗΣΗ 3 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα

Ελίνα Μακρή

Καταχωρητές, Μετρητές και Ακολουθιακά Κυκλώματα

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ψηφιακά Συστήματα. 4. Άλγεβρα Boole & Τεχνικές Σχεδίασης Λογικών Κυκλωμάτων

Συνδυαστικά Κυκλώματα

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Άλγεβρα Boole και Λογικές Πύλες 2. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ (Τ.Ε.Ι.) ΚΡΗΤΗΣ Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής & Πολυμέσων. Ψηφιακή Σχεδίαση. Κεφάλαιο 2: Συνδυαστικά Λογικά

Κεφάλαιο 4. Λογική Σχεδίαση

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Περίληψη ΗΜΥ-210: Λογικός Σχεδιασµός. Λογικές Πύλες. BUFFER, NAND και NOR. ΗΜΥ 210: Λογικός Σχεδιασµός, Εαρινό Εξάµηνο 2005

ΑΣΚΗΣΗ 6 ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΕΣ ( DECODERS )

Αναλογικά & Ψηφιακά Κυκλώματα ιαφάνειες Μαθήματος ρ. Μηχ. Μαραβελάκης Εμ.

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Συνδυαστική Λογική / Κυκλώματα

C D C D C D C D A B

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Χειμερινό Εξάμηνο 2008

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Σεπτέμβριος 10. Συνδιαστικά Λογικά Κυκλώματα 1

Επανάληψη Βασικών Στοιχείων Ψηφιακής Λογικής

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Behavioral & Mixed VHDL Architectures Finite State Machines in VHDL

6. Σχεδίαση Κυκλωμάτων Λογικής Κόμβων (ΚΑΙ), (Η)

Υλοποίηση Πλήρη Αθροιστή με χρήση: Α) Ψηφιακών Πυλών Β) Αποκωδικοποιητή (74138)και Γ) Πολυπλέκτη(74153)

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΟΓΙΚΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Εισαγωγή στη VHDL Υλοποίηση στο Quartus

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

ΣΧΟΛΗ ΑΣΠΑΙΤΕ ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ & ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 6: Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες

Στοιχεία Μνήμης, JKκαιD (Flip-Flops) Μετρητής Ριπής (Ripple Counter)

e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων ΗΜΥ211

Behavioral & Mixed VHDL Architectures Finite State Machines in VHDL

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων Χειμερινό Εξάμηνο Σεπτέμβριος 09 Συνδιαστικά Λογικά Κυκλώματα. Διδάσκουσα: Μαρία Κ.

Εισαγωγή στη Γλώσσα VHDL

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

Ύλη Λογικού Σχεδιασµού Ι

4 η Θεµατική Ενότητα : Συνδυαστική Λογική. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

Ψηφιακά Συστήματα. 6. Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας. Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. Ψηφιακή Σχεδίαση

Εισαγωγή στο Εργαστήριο

4. ΝΟΜΟΙ ΔΥΑΔΙΚΗΣ ΑΛΓΕΒΡΑΣ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Ελίνα Μακρή

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 7-8: Ανάλυση και σύνθεση συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

Κατ οίκον Εργασία ΚE5

6. ΟΙΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ

Εισαγωγή στο Εργαστήριο Υλικού

i Το τρανζίστορ αυτό είναι τύπου NMOS. Υπάρχει και το συμπληρωματικό PMOS. ; Τι συμβαίνει στο τρανζίστορ PMOS; Το τρανζίστορ MOS(FET)

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ ΣΧΟΛΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ, ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Ενότητα 4 ΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΥΟ ΕΠΙΠΕΔΩΝ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. ιδάσκων : ρ. Β. ΒΑΛΑΜΟΝΤΕΣ. Πύλες - Άλγεβρα Boole 1

ΑΣΚΗΣΗ 8 ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ ( MULTIPLEXERS - MUX) ΑΠΟΠΛΕΚΤΕΣ (DEMULTIPLEXERS - DEMUX)

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΗΜΥ 210 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ

Λογική Σχεδίαση Ι - Εξεταστική Φεβρουαρίου 2013 Διάρκεια εξέτασης : 160 Ονοματεπώνυμο : Α. Μ. Έτος σπουδών:

Εργαστήριο Εισαγωγής στη Σχεδίαση Συστημάτων VLSI

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2α: Χάρτης Karnaugh (Βοηθητικό υλικό)

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

6.1 Θεωρητική εισαγωγή

Απλοποίηση λογικών συναρτήσεων. URL:

Transcript:

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Οικουμενικές Πύλες (ΝΑΝD NOR), Πύλη αποκλειστικού Η (XOR) και Χρήση KarnaughMaps ιδάσκων: ρ. Γιώργος Ζάγγουλος Πανεπιστήµιο Κύπρου Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Ατζέντα 1. Στόχοι 3 ου Εργαστηρίου 2. Οι οικουμενικές πύλες NAND-NOR 3. Πύλη περιττής ισοτιμίας XOR (αποκλειστικό ή) 4. Υλοποίηση SOP μόνο με χρήση πυλών NAND 5. Υλοποίηση σχεδιασμού στο εργαστήριο 6. Απλοποίηση με χάρτες Karnaugh 7. Μαθησιακά Αποτελέσματα 8. Ανάλυση 2 ης εργαστηριακής άσκησης Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 2

1. Στόχοι 2 ου Εργαστηρίου Με την ολοκλήρωση αυτού του εργαστηρίου, θα πρέπει: 1. Να μπορείτε να ακολουθείτε σωστά τα βήματα που απαιτούνται για να υλοποιήσετε ένα σχεδιασμό ο οποίος να ικανοποιεί όλες τις προϋποθέσεις που τέθηκαν σε κάποιο πρόβλημα. (Κατανόηση Προβλήματος, Συμπλήρωση Πίνακα Αληθείας, Απλοποίηση Εξισώσεων, Σχεδιασμός Συστήματος και Επαλήθευση του, και Υλοποίηση στο Breadboard) 2. Να είστε σε θέση να υλοποιήσετε οποιοδήποτε συνδυαστικό κύκλωμα χρησιμοποιώντας μόνο οικουμενικές πύλες NAND Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 3

2. Οικουμενική Πύλη Nand X F = (X X) = X +X = X X F = X X Y X Y F = ((X Y) ) = (X +Y ) = X Y = X Y F = (X Y ) = X +Y = X+Y X Y X Y F = X Y F = X+Y Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 4

2. Οικουμενική Πύλη Nor Mε αντίστοιχο τρόπο, όπως και με την πύλη NAND, μπορούμε να πάρουμε μια πύλη: NOT:με μία πύλη NOR με ενωμένες τις εισόδους της. ΟR:με μία NOR ακολουθούμενη από μια 2 η NORμε ενωμένες τις εισόδους της (ως NOT). AND: με δύο πύλες NOR με ενωμένες τις εισόδους της κάθε πύλης (2 NOT) και τις 2 εξόδους τους να συνδέονται σε μια 3 η NOR Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 5

3. Πύλη Αποκλειστικού Η (περιττής ισοτιμίας) Η πύλη XOR με 2 εισόδους ονομάζεται πύλη αποκλειστικού Η μιαςκαι η έξοδός της παίρνει τιμή 1 μόνο αν μία από τις εισόδους είναι 1 (όχι και οι 2) Όταν η πύλη XORσυνδέει περισσότερες μεταβλητές, τότε υλοποιείται η συνάρτηση περιττής ισοτιμίας η οποία δίνει 1 στην έξοδο μόνο αν υπάρχει περιττός αριθμός εισόδων με λογικό 1. Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 6

4. Υλοποίηση SOP μόνο με χρήση πυλών NAND Δίνεται η συνάρτηση:f 1 (a,b,c) = m 1 + m 2 + m 4 + m 7 1. Γράψτε την υπό μορφή αθροίσματος γινομένων (SOP) και στη συνέχεια σχεδιάστε στο τετράδιο σας την υλοποίηση της με πύλες AND και ΟR. 2. Μετατρέψτε το πιο πάνω κύκλωμα έτσι ώστε να περιλαμβάνει μόνο πύλες NAND 3. Σχεδιάστε ξανά την ίδια συνάρτηση μόνο με XOR Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 7

5. Σχεδιασμός στο QuartusII 1. Δημιουργήστε ένα φάκελο στο Desktop και ονομάστε τον «week2» 2. Δημιουργήστε 1 πρότζεκτκαι 1 μόνο σχεδιασμό στον οποίο θα πρέπει να σχεδιάσετε και τις 3 διαφορετικές υλοποιήσεις της άσκησης που έχετε σχεδιάσει. 3. Ο σχεδιασμός σας θα πρέπει να περιλαμβάνει 3 εισόδους (Α, Β και C) και 3 εξόδους (F, F_nandκαι F_xor) 4. Προσομοιώστε τον σχεδιασμό σας για συνολικό χρόνο 240ns και επιβεβαιώστε τα αποτελέσματα. Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 8

6. Απλοποίηση με χάρτες Karnaugh Οι χάρτες Κarnaugh(K-χάρτες) είναι γραφικές αναπαραστάσεις δυαδικών συναρτήσεων. Χρησιμοποιούνται ως εργαλεία ελαχιστοποίησης (σε κυκλώματα δύο επιπέδων). Ένας χάρτης Κarnaughαποτελείται από 2 n κελιά, για μια συνάρτηση με n μεταβλητές. Κάθεκελίαντιπροσωπεύει μία μόνο γραμμή στον πίνακα αληθείας. Κάθε κελί αντιστοιχεί σε ένα ελαχιστόρο ή μεγιστόρο της δυαδικής συνάρτησης. Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 9

Ομαδοποίηση σε Κ-χάρτη Η ομαδοποίηση πρέπει να γίνεται με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να επιλέγονται όλοι οι 1 ενώ ταυτόχρονα να γίνονται όσο το δυνατό μεγαλύτερες ομάδες. Αν υπάρχουν don t cares επιλέξτε μόνο αυτά που θα σας δώσουν μεγαλύτερες ομάδες. Σε ομάδες των 2, 4, 8 άσσων απαλείφονται αντίστοιχα 1, 2, 3 μεταβλητές (αυτές που δεν είναι κοινές για όλη την ομάδα) Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 10

Παραδείγματα Κ-χάρτη F1 (A,B,C,D) = A BCD + A BCD + ABCD + ABCD + ABC D F2 (A,B,C,D) = A B C D + A B CD + A BC D + A BCD + A BCD F3 (A,B,C,D) = A B C D + AB C D + A B CD + AB CD + ABC D + ABC D F1 AB 00 01 11 10 F2 AB 00 01 11 10 F3 AB 00 01 11 10 00 00 00 CD 01 11 CD 01 11 CD 01 11 10 10 10 Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 11

7. Μαθησιακά Αποτελέσματα Με την ολοκλήρωση αυτού του εργαστηρίου θα πρέπει να μπορείτε να: Σχεδιάσετε και να προσομοιώσετε κάποιο σχεδιασμό στο Quartus, καθώς και να επαληθεύσετε την ορθή του λειτουργία. Σχεδιάζετε ψηφιακά κυκλώματα μόνο με οικουμενικές πύλες. Χρησιμοποιείτε ορθά την πύλη XOR στους σχεδιασμούς σας Χρησιμοποιείτε πίνακες Karnaugh για απλοποίηση συναρτήσεων. Σεπτέµβριος 14 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων Γ.Ζ. - 12