Ход работы

ЛР01_Двухразрядный последовательный сумматор

Цель работы: изучить принцип работы двухразрядного последовательного сумматора, построенного на базовых и универсальных логических элементах.

В состав арифметико-логического устройства процессора входят различные узлы, позволяющие производить двоичные арифметические и логические операции, хранить небольшой объём данных, передавать данные между узлами и так далее.

В данной лабораторной работе исследуется принцип действия сумматора – компонента, позволяющего производить одну из основных арифметических операций сложения двоичных чисел.

Так как любое двоичное число – это набор разрядов, то на физическом уровне – это набор каналов, по которым передаются электрические импульсы (0 – сигнала нет или он слабый, 1 – сигнал есть или он сильный). А значит, обработка происходит поразрядно.

Рассмотрим сложение двух одноразрядных чисел. Вот какие могут быть варианты:

Отсюда видно, что помимо собственно суммы в случае «1+1» возникает перенос в более старший разряд.

Все электронные компоненты компьютера строятся на основе принципов, сформулированных в булевой алгебре, а значит, для создания устройства будем использовать элементы стандартной логики.

Составим таблицу истинности, характеризующую работу такого устройства.

Входы		Выходы
x	y	∑	P

где x, y – двоичные разряды двух чисел; ∑ – сумма, P–перенос в старший разряд.

На основе таблицы истинности составим выражения для ∑ и P.

Далее изобразим принципиальную электрическую схему.

Построенное устройство называется полусумматор.

Приставка “полу-” появляется из-за того, что не обрабатывается перенос. Полусумматор способен его лишь получить на своём выходе.

Обработать этот перенос можно с помощью второго полусумматора.

Составим таблицу истинности.

Входы			Выходы
P₀	x	y	∑	P₁

где P₀ – перенос из предыдущего разряда x, y – двоичные разряды двух чисел; ∑ – сумма, P₁–перенос в старший разряд.

На основе таблицы истинности составим выражения для ∑ и P₁и упростим их. В результате получим следующие соотношения:

Далее изобразим принципиальную электрическую схему.

Построенное устройство называется полный одноразрядный сумматор.

Очевидно, что для многоразрядных чисел нужно использовать несколько сумматоров, в которых последовательно соединены выходы P_i₊₁и P_i.

Такое устройство называют многоразрядный последовательный сумматор.

Наша задача заключается в создании двухразрядного сумматора.

Рассмотрим логику его работы. Для конкретики возьмём максимально возможную сумму:

1. Для младших разрядов не требуется обработка переноса из предыдущего разряда (его просто нет), поэтому чтобы просуммировать их будет достаточно полусумматора.

2. Для старших разрядов требуется обработка переноса из младшего, значит, для их обработки понадобится полный сумматор.

3. Возникающий третий разряд – это выход переноса полного сумматора.

4. Ввод данных будет осуществляться нажатием кнопки – одна кнопка на один разряд.

5. Вывод данных будет обеспечен тремя светодиодами.

На основании данной логики изобразим принципиальную схему устройства.

Оборудование:

1) Макетная плата Breadboard830 – 1 шт.

2) Батарейный отсек 3хАА – 1 шт.

3) Элемент питания АА – 3шт.

4) Микросхемы стандартной логики:

¨ SN74HC86N (4х 2Искл. ИЛИ) – 1шт.

¨ SN74HC32N (4х 2ИЛИ) – 1шт.

¨ CD4081BE (4х 2И) – 1шт.

5) Кнопка с фиксацией – 4шт.

6) Светодиоды – 3шт.

7) Комплект проводов-перемычек «Папа-Папа» – 1уп.

Ход работы

1. Перед началом работы убедитесь, что переключатель на батарейном отсеке стоит в положении OFF. Вставьте три элемента питания АА в батарейный отсек.

2. Сначала обеспечьте макетную плату питанием и « землёй »:

a. Подключитекрасный провод батарейного отсека к шине, обозначенной красной линией.

b. Чтобы питание было доступно с двух сторон макетной платы, соедините верхнюю шину питания с нижней красным проводом.

c. Аналогично подключите черный провод («землю») на шины, обозначенные синей линией.

Внимание! В случае если макетная плата имеет «разрывы» в других местах, точно так же перекиньте питание и «землю» с помощью проводов.

3. Смонтируйте на макетной плате четыре кнопки, как показано на рисунке.

Таким образом, каждый из контактов кнопок будет независим. Сверху и снизу обязательно должны остаться свободные пины[1].

12 3 Следующая ⇒