ΑΣΚΗΣΗ 3 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Σχετικά έγγραφα
Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Γ2.1 Στοιχεία Αρχιτεκτονικής. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 4: Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΛΟΓΙΚΗΣ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ

f(x, y, z) = y z + xz

Ελίνα Μακρή

Ελίνα Μακρή

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ. Κεφάλαιο 3

3. Απλοποίηση Συναρτήσεων Boole

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

9. OIΚΟΥΜΕΝΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ ΕΙΣΟ ΩΝ

Συνδυαστικά Κυκλώματα

Πρόγραμμα Επικαιροποίησης Γνώσεων Αποφοίτων

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 6: Πολυπλέκτες/Αποπολυπλέκτες

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

ΑΣΚΗΣΗ 6 ΠΟΛΥΠΛΕΚΤΕΣ (MUX) ΑΠΟΠΛΕΚΤΕΣ (DEMUX)

ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Ι ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2010

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΑΠΑΡΙΘΜΗΤΕΣ

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

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Φυσικής Εργαστήριο Ηλεκτρονικής. Ψηφιακά Ηλεκτρονικά. Συνδυαστική Λογική. Επιμέλεια Διαφανειών: Δ.

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

ΣΧΟΛΗ ΑΣΠΑΙΤΕ ΤΜΗΜΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ & ΜΙΚΡΟΫΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

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

e-book ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Ανάλυση Σύγχρονων Ακολουθιακών Κυκλωμάτων

ΑΣΚΗΣΗ 10 ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

Κεφάλαιο 4. Λογική Σχεδίαση

Αθροιστές. Ημιαθροιστής

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ/ΙΟΥΝΙΟΥ 2014

ΜΕΡΟΣ 1 ο : Δυαδικές συναρτήσεις Άλγεβρα Boole Λογικά διαγράμματα

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

ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 3

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

Ψηφιακά Συστήματα. 3. Λογικές Πράξεις & Λογικές Πύλες

Ελίνα Μακρή

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

ΗΜΥ 210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων. Συνδυαστική Λογική / Κυκλώματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα

Ψηφιακά Συστήματα. 6. Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

Λογική Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Ενότητα 4 ΛΟΓΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΔΥΟ ΕΠΙΠΕΔΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΗΜΥ211 Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων

Ψηφιακά Συστήματα. 5. Απλοποίηση με χάρτες Karnaugh

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

ΗΜΥ-210: Σχεδιασμός Ψηφιακών Συστημάτων

Κεφάλαιο 5. Λογικά κυκλώματα

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

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 6: Λογικές πύλες και λογικά κυκλώματα

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

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

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 11

Εργαστήριο Ψηφιακών Συστηµάτων ΗΜΥ211

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

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

Επανάληψη Βασικών Στοιχείων Ψηφιακής Λογικής

ΑΣΚΗΣΗ 8 η -9 η ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΤΕΣΣΑΡΩΝ ΔΥΑΔΙΚΩΝ ΨΗΦΙΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 2 ο. ΑΛΓΕΒΡΑ Boole ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

4.1 Θεωρητική εισαγωγή

( 1) R s S. R o. r D + -

ΗΜΥ 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM).

Προγραμματισμός Ηλεκτρονικών Υπολογιστών 1

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Ψηφιακή Σχεδίαση Εργαστήριο Τ.Ε.Ι. ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜ. ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ

Η κανονική μορφή της συνάρτησης που υλοποιείται με τον προηγούμενο πίνακα αληθείας σε μορφή ελαχιστόρων είναι η Q = [A].

2 η Θεµατική Ενότητα : Σύνθετα Συνδυαστικά Κυκλώµατα. Επιµέλεια διαφανειών: Χρ. Καβουσιανός

4. ΝΟΜΟΙ ΔΥΑΔΙΚΗΣ ΑΛΓΕΒΡΑΣ

6.1 Θεωρητική εισαγωγή

Κεφάλαιο 3 ο Ακολουθιακά Κυκλώματα με ολοκληρωμένα ΤΤL

5. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΗΣ

Κεφάλαιο 9. Ψηφιακά κυκλώματα - Άλγεβρα Boole

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ. = + + εφαρμόζονται στις. αποτελεί το χρήσιμο σήμα ενώ το σήμα συχνότητας ω

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

Εισαγωγή στα Ψηφιακά Συστήματα

5. Σύγχρονα Ακολουθιακά Κυκλώματα

Εισαγωγή στην Πληροφορική

5. ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΠΛΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΑΣΚΗΣΗ 6 ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΕΣ ( DECODERS )

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

100 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΤΙΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ύλη Λογικού Σχεδιασµού Ι

3. ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΡΑΞΕΙΣ & ΛΟΓΙΚΕΣ ΠΥΛΕΣ

5.1 Θεωρητική εισαγωγή

Ψηφιακή Λογική και Σχεδίαση

Κατ οίκον Εργασία ΚE5

Λογικές πύλες: Οι στοιχειώδεις δομικοί λίθοι των κυκλωμάτων

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

Κεφάλαιο 4 : Λογική και Κυκλώματα

ΣΥΓΧΡΟΝΑ ΑΚΟΛΟΥΘΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ψηφιακά Κυκλώματα (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

9 ο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής Κεντρικής Μακεδονίας. "My Binary Logic" Ένας προσομοιωτής λογικών πυλών στο Scratch

Κεφάλαιο 3. Λογικές Πύλες

Γενικά Στοιχεία Ηλεκτρονικού Υπολογιστή

ΨΗΦΙΑΚΗ ΛΟΓΙΚΗ ΣΧΕΔΙΑΣΗ

Μετατροπή δυαδικών αριθμών

ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ: 1. Αναγνωρίζει απλούς κωδικοποιητές - αποκωδικοποιητές.

Transcript:

ΑΣΚΗΣΗ 3 ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΑ ΛΟΓΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Αντικείμενο της άσκησης: Μεθοδολογία ανάλυσης και σχεδίασης συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων και λειτουργική εξομοίωση με το λογισμικό EWB. Συνδυαστικά Λογικά Κυκλώματα Ένα συνδυαστικό λογικό κύκλωμα συντίθεται από λογικές πύλες, δέχεται εισόδους και παράγει μία ή περισσότερες εξόδους. Στα συνδυαστικά λογικά κυκλώματα, οι έξοδοι σε κάθε χρονική στιγμή καθορίζονται μόνο από τον τρέχοντα συνδυασμό τιμών των εισόδων. Για κάθε ν μεταβλητές εισόδου, υπάρχουν 2 ν τιμών των εισόδων. δυαδικοί συνδυασμοί Σε κάθε συνδυαστικό κύκλωμα, για κάθε συνδυασμό τιμών των εισόδων, παράγεται ένας αντίστοιχος συνδυασμός τιμών των εξόδων. Η λειτουργία ενός συνδυαστικού κυκλώματος καθορίζεται από ένα πίνακα αλήθειας, ο οποίος δίνει τις τιμές των εξόδων για κάθε ένα συνδυασμό τιμών των εισόδων. Η λειτουργία ενός συνδυαστικού κυκλώματος μπορεί επίσης να περιγραφεί από λογικές συναρτήσεις Boole (μία συνάρτηση για κάθε μία έξοδο). Κάθε συνάρτηση εξόδου έχει ως ανεξάρτητες μεταβλητές τις ν μεταβλητές εισόδου. X 1 Y 1 X 2 Συνδυαστικό Λογικό Κύκλωμα Y 2 X n Y m Χονδρικό Διάγραμμα (Block Diagram) 1

Ανάλυση συνδυαστικών κυκλωμάτων Η ανάλυση ενός κυκλώματος έχει σκοπό τον προσδιορισμό της λειτουργίας που εκτελεί. Στην ανάλυση συνήθως ξεκινάμε από το λογικό κύκλωμα και καταλήγουμε σε ένα σύνολο λογικών συναρτήσεων, στον πίνακα αλήθειας του κυκλώματος και, πιθανώς, σε μια λεκτική περιγραφή της λειτουργίας του κυκλώματος. Για να προσδιορίσουμε τις λογικές συναρτήσεις των εξόδων ενός συνδυαστικού λογικού κυκλώματος από το λογικό κύκλωμά του, ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Ονομάζουμε τις εισόδους και τις εξόδους του κυκλώματος, καθώς και τις εξόδους όλων των λογικών πυλών του κυκλώματος. 2. Ξεκινώντας από τις λογικές πύλες που δέχονται ως είσοδο τις εισόδους του κυκλώματος (τις μεταβλητές εισόδου), προσδιορίζουμε σταδιακά τις εξόδους όλων των λογικών πυλών ως συναρτήσεις των εισόδων που δέχονται (ενδιάμεσες μεταβλητές ή συναρτήσεις). 3. Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία του προηγούμενου βήματος μέχρι να προσδιορίσουμε τις λογικές συναρτήσεις όλων των εξόδων του κυκλώματος. 4. Με επανειλημμένες αντικαταστάσεις, από το τέλος προς την αρχή (από τις εξόδους προς τις εισόδους του κυκλώματος), των ενδιάμεσων μεταβλητών που ορίστηκαν προηγουμένως με τις αλγεβρικές μορφές τους, προσδιορίζουμε τις εξόδους του κυκλώματος ως συναρτήσεις των μεταβλητών εισόδου. 5. Συμπληρώνουμε τον Πίνακα Αλήθειας του λογικού κυκλώματος. 6. Προσδιορίζουμε και περιγράφουμε (αν είναι δυνατό) τη λειτουργία του λογικού κυκλώματος. 1. Παράδειγμα ανάλυσης συνδυαστικού λογικού κυκλώματος Να αναλύσετε το κύκλωμα του Σχ. 1 και να προσδιορίσετε τη λειτουργία του. 2

Ονομασία μεταβλητών εισόδου και εξόδου του κυκλώματος, καθώς και των ενδιάμεσων μεταβλητών. A A F1= F= B B F2= α) Να προσδιορίσετε τις λογικές συναρτήσεις των ενδιάμεσων μεταβλητών, F1 και F2, καθώς και τη λογική συνάρτηση F της εξόδου του λογικού κυκλώματος. β) Να συμπληρώσετε τον πίνακα αλήθειας του λογικού κυκλώματος. A B A B F1= F2= F= γ) Να προσδιορίσετε τη λειτουργία του λογικού κυκλώματος. δ) Να σχεδιάσετε το κύκλωμα στο περιβάλλον του EWB, να εξομοιώσετε τη λειτουργία του για όλους τους συνδυασμούς τιμών των μεταβλητών εισόδου Α και Β, και να επαληθεύσετε τον πίνακα αλήθειας του ερωτήματος (β). 3

Σχεδίαση συνδυαστικών κυκλωμάτων Η διαδικασία σχεδίασης ξεκινά συνήθως με τη λεκτική περιγραφή της λειτουργίας του προς σχεδίαση συνδυαστικού κυκλώματος και καταλήγει σε ένα λογικό κύκλωμα. Για τη σχεδίαση ενός συνδυαστικού λογικού κυκλώματος ακολουθούμε τα εξής βήματα: 1. Από την περιγραφή της λειτουργίας του προς σχεδίαση κυκλώματος, προσδιορίζουμε το πλήθος των εισόδων και των εξόδων και δίνουμε κατάλληλα ονόματα σ αυτές. 2. Συμπληρώνουμε τον πίνακα αλήθειας που περιγράφει την απαιτούμενη σχέση εισόδων και εξόδων. 3. Προσδιορίζουμε τις λογικές συναρτήσεις των εξόδων (συνήθως στη μορφή αθροίσματος ελαχιστόρων) και τις απλοποιούμε είτε με εφαρμογή των κανόνων της άλγεβρας Boole, είτε με χρήση των πινάκων Karnaugh. 4. Σχεδιάζουμε το λογικό κύκλωμα. 2. Παράδειγμα σχεδίασης συνδυαστικού λογικού κυκλώματος Να σχεδιαστεί λογικό κύκλωμα που υλοποιεί τη συνάρτηση πλειοψηφίας τριών εισόδων (δηλαδή, το κύκλωμα που αναγνωρίζει πότε έχουμε περισσότερα 1 από 0 στις τρεις εισόδους). α) Να σχεδιάσετε το χονδρικό διάγραμμα του λογικού κυκλώματος. 4

β) Να συμπληρώσετε τον πίνακα αλήθειας του λογικού κυκλώματος. X Y Z F 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 γ) Να προσδιορίσετε τη λογική συνάρτηση εξόδου F του κυκλώματος στη μορφή αθροίσματος ελαχιστόρων. F = δ) Να απλοποιήσετε τη λογική συνάρτηση εξόδου F του κυκλώματος με τη χρήση πίνακα Karnaugh. YZ X 00 01 11 10 0 1 F = ε) Να σχεδιάσετε το λογικό κύκλωμα της απλοποιημένης λογικής συνάρτησης εξόδου F του κυκλώματος, σε επίπεδο βασικών πυλών. 5

X Y Z στ) Να σχεδιάσετε το κύκλωμα στο περιβάλλον του EWB, να εξομοιώσετε τη λειτουργία του για όλους τους συνδυασμούς τιμών των μεταβλητών εισόδου και να επαληθεύσετε τον πίνακα αλήθειας του ερωτήματος (β). 6