Автоматизированное проектирование (стр. 1 из 2)

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет

“Харківський політехнічний інститут”

Кафедра “Обчислювальної техніки та програмування”

Звіти

лабораторних робіт

«Автоматизоване проектування»

м. Харків 2007

Лабораторная работа №1

Разработка функциональной схемы. Разбиение схемы на пять иерархических уровней. Моделирование элементов нижнего иерархического уровня.

Цель работы: Декомпозиция полученного задания.

Разработка функциональной схемы устройства. Получение и закрепление практических навыков моделирования логических элементов в системе автоматизированного проектирования OrCAD 10.3

Индивидуальные задания:

№п/п	Формулировка задания	Серия	Элементы I иерархического уровня
14.	Умножить два числа с одновременным анализом двух разрядов множителя, начиная со старших разрядов	74AS	2И, 2ИЛИ, НЕ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, XOR2

Алгоритм

Разработка функциональной схемы

Для реализации алгоритма умножения необходимо:

16-ти разрядный регистр для частичной суммы.

8-ми разрядный сдвиговый регистр для множителя.

8-ти разрядный сумматор.

16-разрядный сумматор.

счетчик импульсов для определения конца умножения.

Функциональная схема будет иметь следующий вид:

Разбиение схемы на пять иерархических уровней.

Элементы 1-го уровня иерархии:

2И, 2ИЛИ, НЕ, 2И-НЕ, 2ИЛИ-НЕ, XOR2

Элементы 2-го уровня иерархии:

Триггер D;

Сумматоры;

Мультиплексоры;

Элементы 3-го уровня иерархии

4-х разрядные:

Регистры;

Сумматоры;

Счетчики;

Элементы 4-го уровня иерархии

8-ти разрядный сумматор;

16-ти разрядный сумматор;

8-разрядный регистр.

16-разрядный регистр.

Элементы 5-го уровня иерархии

Элементом 5-го уровня иерархии является само устройство умножения двух 8-ми разрядных чисел.

Моделирование элементов нижнего иерархического уровня

1. Моделирование элемента 2И

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 0 в 1 составляет 5 нс, ширина зоны неопределенности 4 нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 1 к 0 составляет 5,5 нс, ширина зоны неопределенности 4,5нс.

2. Моделирование элемента 2ИЛИ

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 0 в 1 составляет 6,3 нс, ширина зоны неопределенности 5,3нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 1 к 0 составляет 6,3 нс, ширина зоны неопределенности 5,3нс.

3. Моделирование элемента НЕ

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 0 в 1 составляет 5 нс, ширина зоны неопределенности 4 нс..

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 1 к 0 составляет 4 нс, ширина зоны неопределенности 3 нс.

4. Моделирование элемента 2И-НЕ

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 0 к 1 составляет 4,5 нс, ширина зоны неопределенности 3,5 нс.

5. Моделирование элемента 2ИЛИ-НЕ

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 1 к 0 составляет 4,5 нс, ширина зоны неопределенности 3,5 нс.

5. Моделирование элемента 2XOR

Выбираем необходимый элемент из библиотеки, и подаем цифровые сигналы.

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 0 к 1 составляет 5,8 нс, ширина зоны неопределенности 4,4 нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка элемента при переходе от 1 к 0 составляет 5,6 нс, ширина зоны неопределенности 4,2 нс.

После моделирования всех элементов нижнего уровня получили временные характеристики для библиотеки 74AS:

ЭЛЕМЕНТ	Задержка, нс	Задержка, нс	Ширина зоны неопределенности, нс
ЭЛЕМЕНТ	01	10	01	10
2И	5	5,5	4	4,5
2ИЛИ	6,3	6,3	5,3	5,3
НЕ	5	6	4	5
2И-НЕ	4,5	4	3,5	3
2ИЛИ-НЕ	4,5	4,5	3,5	3,5
2XOR	5,8	5,6	4,4	4,2

Лабораторная работа №2

Моделирование элементов второго иерархического уровня.

Цель работы: Разработка функциональной схемы устройства. Получение и закрепление практических навыков проектирования и моделирования елементов второго иерархического уровня в системе автоматизированного проектирования OrCAD 10.3

Моделирование D-триггера

Получаем временную диаграмму:

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка триггера при переключении от 0 к 1 составляет 13,5нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка триггера при переключении от 1 к 0 составляет 13,5 нс.

Моделирование мультиплексора

Получаем временную диаграмму:

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка мультиплексора при переключении от 0 к 1 составляет 11,8 нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка мультиплексора при переключении от 1 к 0 составляет 15,8 нс.

Моделирование cумматора

Получаем временную диаграмму:

Определяем временные характеристики элемента.

Из результатов моделирования видно, что задержка сумматора при переключении от 0 к 1 составляет 11,8 нс.

Из результатов моделирования видно, что задержка сумматора при переключении от 1 к 0 составляет 10 нс.

Элемент	Максимальное время задержки, нс
D-триггер	13,5
Сумматор	11,8
Мультиплексор	15,8

Лабораторная работа №3

Моделирование элементов третьего иерархического уровня

Моделирование 4-разрядного сдвигового регистра со сдвигом на 2 разряда.

Получаем временную диаграмму: