Лабораторні роботи № 12-13 

Побудова та дослідження послідовного підсумовувального пристрою 

Мета роботи. Ознайомлення з принципом побудови послідовних прист­роїв на прикладі операції арифметичного додавання та експериментальне виявлення властивостей процесу дода­вання послідовних кодів. 

Порядок виконання роботи.

1. Провести аналіз структурної схеми послідовного підсумовуваль­ного пристрою.

2. Побудувати схему для дослідження послідовного підсумовуваль­ного пристрою, використавши регістри ИР13 (74198) та однороз­рядний комбінаційний суматор ИМ5 (74LS183).

3. Промоделювати схему для заданих значень операндів.

4. Проаналізувати результати і зробити висновки. 

Теоретичні відомості і рекомендації щодо виконання лабораторної роботи 

Враховуючи трудомісткість побудови і дослідження послідовного підсумовувального пристрою, для такого дослідження виділяється дві лабораторні роботи.

Для підсумовування чисел, поданих послідовним кодом, викорис­товують послідовний суматор. Це однорозрядний комбінаційний сума­тор зі схемою затримки сигналу переносу на один такт додавання.

Числа, які додаються, подають на вхід послідовного суматора, починаючи з молодших розрядів. Затриманий сигнал переносу надхо­дить на вхід послідовного суматора одночасно із сигналами наступних розрядів чисел, які підсумовуються. Операційна частина такого прист­рою показана на рис. 1.22.

Для збереження операндів А і В та формування їх послідовних кодів використовуються зсувні регістриRG1 і RG2. Додавання значень двійкових розрядів операндів і переносу з попереднього молодшого розряду виконується на одноразрядному суматоріSМ. На виході суматора SМ визначається значення розряду суми і значення переносу Р в наступний розряд. Значення переносу Р  передається на вхід суматора з затримкою, рівною тривалості такту додавання. 

Рисунок 1.22 – Структурна схема послідовного підсумовувального пристрою 

Значення суми в послідовному коді може передаватись в один з регістрівRG1або RG2, який вивільнюється при зсуві операндів.Опера­ція додавання виконується заn тактів. Керуючий сигнал y1 здійснює запис операндів А і В у регістри RG1та RG2. Зсув вмісту регістрівRG1та RG2 вправо на один розряд здійснюється під дією сигналу y2. Одночасно схема D фіксує сигнал переносу. Сигнал Р(t) відповідає значенню переносу в наступний розряд, обумовленого в поточному такті додавання. У n-му такті додавання сигнал Р(t) є значенням переносу зі старшого n-го розряду.

Для побудови функціональної схеми пристрою слід використати регістри ИР13 (лабораторна робота № 7), тригер ТМ2 (лабораторна робота № 6) та суматор ИМ5 (74LS183). Тригер використовується для затримки сигналу переносу на один такт додавання.

Функціональна схема послідовного підсумовувального пристрою показана на рис. 1.23. 

Рисунок 1.23 – Функціональна схема послідовного підсумовувального пристрою 

При моделюванні схеми необхідно підключити бібліотеку ls.vhd, яка містить математичну модель суматора (74ls183).

Для забезпечення позитивних результатів при моделюванні схеми керування має відбуватися в такій послідовності:

– занесення значень операндів А і В у регістри та початкового значення переносу Р у тригер (підготовчий етап);

– реалізація циклу додавання (зсув вмісту регістрів та керування тригером затримки).

Виходячи з цього задають значення вхідних (інформаційних та керуючих) сигналів.

При дослідженні використовують групування сиг­налів та визна­чають максимальну затримку в формуванні розряду суми і переносу.

До звіту включають структурну та функціональну схеми, часову діаграму роботи послідовного підсумовувального пристрою, визна­чене значення затримок, резуль­тати аналізу та висновки.

Питання для самоперевірки 

1. Що таке послідовний суматор?

2. Починаючи з яких розрядів (молодших чи старших) додають числа у послідовному коді?

3. Поясніть процеси у пристрої при додаванні кодів.

4. У чому полягають переваги і недоліки послідовних пристроїв?

5. Поясніть часову діаграму, отриману при виконанні роботи.

6. Які функції у пристрої виконує тригер?

7. Вкажіть місцеположення на часовій діаграмі результату додавання кодів. 

Варіанти завдань

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!