ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. РЕАЛИЗАЦИЯ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
Порядок реализации булевой функции в программе MICRO-CAP
· Создание новой схемы
· Составление схемы
· Анализ входных и выходных значений
Создание новой схемы
При запуске программы автоматически создается новая схема. В ходе работы новую схему можно создать выполнив команду меню File\New. В диалоге выбора нужно отметить Schematic. Появившееся окно состоит из двух редакторов: редактора схемы (вкладка Page 1) и текстового редактора (вкладка Text). Редактор схем предназначен для непосредственного создания схемы, помещения компонентов (Components) и их соединения проводниками(Wires), в то время как в текстовом редакторе устанавливаются свойства некоторых компонентов.
Составление схемы
Комбинационная схема составляется по операторным представлениям булевых функций. Каждому оператору логического элемента соответствует на схеме логический компонент.
Составление комбинационной схемы, реализующей булевую функцию, можно разделить на 3 части:
· Установка входных сигналов
· Помещения на схему логических элементов и соединение их проводниками
· Определение выходных сигналов
Установка входных сигналов
Для проверки правильности схемы необходимо сравнить значения выходных сигналов в схеме с значениями в таблице истинности на всех возможных наборах в таблице (входных сигналах). Поэтому для получения всех необходимых наборов удобно использовать цифровой генератор. Существуют генераторы с различным числом выходов, например, для функции 4 переменных следует воспользоваться генератором Steam4.
Для помещения генератора в редакторе схем следует:
· включить режим установки компонентов, для этого необходимо отметить пункт меню Options\Mode\Component;
· для определения необходимого элемента выбрать команду меню Component\Digital Primitives\Stimulus Generators\Steam4.
Затем после нажатия левой кнопки мыши в редакторе схемы на экран будет выведен диалог установки свойств генератора. В нем следует установить следующие свойства: FORMAT=1111, COMMAND=LOG. Для изменения наименования компонента следует переустановить свойство PART. Свойство COMMAND может иметь и другое значение, однако это необходимо будет учесть при определении выходных сигналов генератора. Затем следует щелкнуть левой кнопкой мыши на вкладке Text, где будут определены выходные сигналы помещенного генератора. В первой свободной строке записывается:
.DEFINE LOG
Если для свойства COMMAND было выбрано иное значение, то оно записывается после.DEFINE. Затем указываются все необходимые для проверки наборы двоичных чисел, которые будут получены на выходах генератора, следующим образом:
+0NS 0000
+50NS 0001
+100NS 0010
+150NS 0011
+200NS 0100
+250NS 0101
+300NS 0110
+350NS 0111
+400NS 1000
+450NS 1001
+500NS 1010
+550NS 1011
+600NS 1100
+650NS 1101
+700NS 1110
+750NS 1111
Здесь числа 0, 50, 100 и т.д. указывают смещение во времени (в наносекундах) получения на выходах генератора сигналов записанных после смещения. То есть в относительный момент времени 0ns на выходах установятся сигналы 0,0,0,0.
После свойств генератора нужно определить точки входных сигналов схемы, они же являются точками выходных сигналов генератора. Это необходимо для построения диаграмм. Для этого следует выбрать режим Text (пункт меню Options\Mode\Text), переключиться в редактор схем. После этого нужно для каждой точки на выходе генератора проделать следующие действия: щелкнуть на точке, появится окно для ввода текста, в окне необходимо ввести идентификатор этой точки, например, для первого выхода генератора - x1.
Помещение на схему логических элементов и соединение их проводниками
Следующим шагом является установка логических элементов. Для получения инверсных значений входных сигналов можно воспользоваться инверторами. В общем случае для помещения компонента на схему нужно сначала выбрать этот компонент в меню (логические компоненты находятся в группе Component\Digital Primitives), а затем щелкнуть кнопкой мыши на схеме, если нужно установить некоторые свойства элемента. Для инвертора нужно выбрать пункт меню Component\Digital Primitives\Standart Gates\Inverters\Inverter. Необходимо будет выбрать тип временной задержки: D0-GATE-cразу после установления сигнала на входе элемента устанавливается соответствующий сигнал на выходе; DLY-TTL-cигнал на выходе устанавливается с задержкой. Также для реализации булевых функций могут понадобиться дезъюнкторы (Component\Digital Primitives\Standart Gates\Or Gates) c различным числом входов, дезъюнкторы с отрицанием (Component\Digital Primitives\Standart Gates\Nor Gates), конъюнкторы (Component\Digital Primitives\Standart Gates\And Gates), конъюнкторы c отрицанием (Component\Digital Primitives\Standart Gates\Nand Gates), исключающие или (Component\Digital Primitives\Standart Gates\Xor Gates), исключающие или с отрицанием (Component\Digital Primitives\Standart Gates\Xnor Gates). Если необходимо будет изменить свойства некоторого элемента, то следует произвести двойной щелчок на нем левой кнопкой мыши, будет выведен на экран диалог изменения свойств элемента. Для перемещения элементов на схеме выбирается режим Select. После помещения всех необходимых элементов на схему их необходимо соединить проводниками, для этого выбирается режим Wire (для ортогональных проводников), WireD (для произвольных проводников). Для соединения двух точек проводником необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши в первой точке затем перевести курсор мыши к другой точке, при этом будет отображаться проводник на экране, и отпустить кнопку мыши.