Презентация к курсовой

1. Проектирование цифрового устройства, выполняющего логические операции

Министерство образования Владимирской области
ГАПОУ ВО «Вязниковский технико-экономический колледж»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО
УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩЕГО
ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
09.02.01 Компьютерные системы комплексы
РАЗРАБОТАЛ: ТАРАКАНОВ
М.В.
РУКОВОДИТЕЛЬ: МАСЛОВ
Н.А.
Гороховец 2024

2. Цель:

ЦЕЛЬ:
Целью курсового проекта является: разработка цифрового устройства, выполняющего
логические операции, для реализации выполнения которых, я выбрал цифровой
калькулятор, на основе универсального регистра, сумматора и вычитателя, для
демонстрации логических операций.
ЗАДАЧИ
:
изучить существующую литературу, связанную с логическими элементами,
сумматорами, вычитателями и универсальными регистрами, их типами и
применения в цифровых устройствах
изложить основные принципы работы логических элементов, сумматоров,
вычитателей и универсальных регистров, их структуру, работу логических операций
и переносов
определить требования к разработанному устройству, его характеристики
функционал, входные и выходные параметры
разработка цифрового калькулятора на основе сумматоров, вычитателей и
универсальных регистров.

3. Логические операции

ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ
Логическая операция - операция над выражениями логического типа. Как и
высказывания,
логические
выражения
могут
принимать
одно
из
двух истинностных значений - «истинно» или «ложно». Логические операции
служат для получения сложных логических выражений из более простых.
Выделяют следующие основные логические операции:
КОНЪЮНКЦИЯ;
ДИЗЪЮНКЦИЯ;
ИНВЕРСИЯ;
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

4. Арифметические устройства

АРИФМЕТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
Арифметические
устройства
предназначены
для
выполнения
самых распространённых операций: сложения, вычитания, умножения и
сравнения.
Основные
устройства,
выполняющие
перечисленные
операции, это сумматоры, вычитатели, множительные блоки и
компараторы. Они входят в состав более сложных функциональных
устройств вычислительных устройств. Основными арифметическими
устройствами являются:
Сумматоры;
Вычитатели.

5. Сумматоры

СУММАТОРЫ
Сумматор - логический операционный узел, выполняющий арифметическое
сложение кодов двух чисел. При арифметическом сложении выполняются и
другие дополнительные операции: учёт знаков чисел, выравнивание порядков
слагаемых
и
тому
подобное.
Указанные
операции
выполняются
в
арифметическо-логических устройствах или процессорных элементах, ядром
которых являются сумматоры.

6. Вычитатели

ВЫЧИТАТЕЛИ
Вычитатель – устройство или схема, которая выполняет операцию
вычитания двух аналоговых сигналов. Обычно вычитатели используются в
аналоговой вычислительном оборудовании, системах обработки сигналов и
других приложениях, где необходимы математические операции с аналоговыми
величинами.

7. Разработка и описание цифрового устройства

РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ
ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА
Схема цифрового устройства содержит схему устройства, выполняющего
логические операции в виде цифрового калькулятора, осуществляющий ввод
чисел с помощью клавиатуры; переключение ввода, при выборе необходимой
арифметической операции; выполнение арифметической операции с
последующим выводом ответа.

8. Универсальный регистр

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РЕГИСТР
Схема разработанного цифрового устройства содержит 4-разрядный
универсальный регистр осуществляющий хранение, сдвиг вправо и влево
двоичного кода.

9. Модуль ввода

МОДУЛЬ ВВОДА
На функциональной схеме видно, что используются 2 схемы блокиратора
ввода «BLOCK», основанные на элементе «Управляемый буфер» из библиотеки
«Элементы» в Logisim, который при подаче логической единице блокирует ввод
второго числа, пока вводится первое и наоборот. Затем используются схемы
фрагмента ввода «INPUT 1», которые нужны для формирования импульсов при
нажатии
клавиши.
Схема
«INPUT
запоминание введенного числа.
2»
выполняет
уже
непосредственное

10. 2-10 сумматор

2-10 СУММАТОР
Принцип
работы
данного
сумматора
заключается
в
счете
не
в
шестнадцатеричной системе исчисления, а десятеричной системе. Это было
основано за счет блока «И-ИЛИ» и двух 4-разрядных сумматоров. Входы 2-10
сумматора аналогичны другим сумматорам, где A - первое слагаемое, B - второе
слагаемое, Pi - входящий перенос, а также выходы S - сумма, P - выходящий
перенос.

11. Оператор сложения

ОПЕРАТОР СЛОЖЕНИЯ
Для выполнения полного сложения десятеричных чисел, был собран
«Оператор сложения», основанный на 2-10 сумматорах.

12. 2-10 вычитатель

2-10 ВЫЧИТАТЕЛЬ
Принцип
работы
данного
вычитателя
заключается
в
счете
не
в
шестнадцатеричной системе исчисления, а десятеричной системе. Это было
основано за счет блока «И-ИЛИ» и 4-разрядного вычитателя и «Блока займа».
Этот блок необходим для случая, где уменьшаемое меньше вычитаемого, чтобы
происходил займ десятка для вычитания. Входы 2-10 вычитателя аналогичны
другим вычитателям, где A - уменьшаемое, B - вычитаемое, Pi - входящий займ,
а также выходы S - разность, P - выходящий займ.

13. Оператор вычитания

ОПЕРАТОР ВЫЧИТАНИЯ
Для выполнения полного вычитания десятеричных чисел, был собран
«Оператор сложения», основанный на 2-10 вычитателях.

14. Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсового проекта поставленные цели и задачи выполнены в
полном
объеме,
было
спроектировано
устройство,
выполняющее
логические
операции, изучена специальная литература, рассмотрены особенности логических
элементов, работы регистров, сумматоров и вычитателей, их виды и структура.
Основные задачи, которые были выполнены в ходе курсового проекта:
изучить существующую литературу, связанную с логическими элементами,
сумматорами, вычитателями и универсальными регистрами, их типами и применения
в цифровых устройствах
изложить
основные
принципы
работы
сумматоров,
вычитателей
и
универсальных регистров, их структуру, работу логических операций и переносов
определить требования к разработанному устройству, его характеристики
функционал, входные и выходные параметры
разработка цифрового калькулятора на основе сумматоров, вычитателей и
универсальных регистров.

15. Используемые источники

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ
1 Кистрин А.В., Костров Б.В., Никифоров М.Б., Устюков Д.М. Проектирование цифровых устройств. - М:
КУРС:ИНФРА-М, 2022.-352с.
2 Спиридонов С.Б. Схемотехника дискретных устройств. - 2020. - 225с.
3 Стукалов С.Б., Костенков В.А., Болелов Э.А., Петров В.И. Схемотехника. Цифровая схемотехника. - М: ИД
Академия Жуковского, 2021. - 148 с.
4 Флоров В.А. Цифровая схемотехника часть 1. - УМЦ ЖДТ, 2020.-292с.
Справочники
1 ГОСТ 2.743-72 Обозначения условные графические в схемах. Двоичные логические элементы.
2 ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОГО И ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА (РАБОТЫ). Методические указания для
обучающихся по ППССЗ. - Вязники: ГАПОУ ВО «ВТЭК», 2024. -31с.
Электронные ресурсы
1 Алаев А.Н. Цифровые устройства URL: https://studfile.net/preview/ 7855427 (дата обращения 05.11.2024)
2 Универсальные регистры/ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. URL:
https://studme.org/195769/tehnika/universalnye_registry (дата обращения 28.10.2024)
3 Сумматоры: определение, классификация, уравнения, структуры и применение. URL:
http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/00_02/stat-37.htm (дата обращения 19.10.2024)
4 Сумматоры двоично-десятичных кодов URL: https://studfile.net/preview/2903399/page:13/ (дата обращения
21.10.2024)
5 Вычитатели, полувычитатели, вычитание на базе сумматора. URL: https://studfile.net/preview/841988/#2
(дата обращения 24.10.2024)
6 Функционирование и синтез цифровых устройств. URL: https://cxem.net/beginner/beginner105.php (дата
обращения 03.12.2024)

16. Спасибо за внимание!

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!