Разработка принципиальной электрической схемы электронного устройства ЭВМ. Построение модуля памяти ПЗУ на основе Intel 80286. Описание микросхемы, основных узлов и блоков. Расчет максимальной мощности, потребляемой устройством в рабочем режиме.
Внедрение микропроцессорной, и вообще цифровой, техники в устройства управления промышленными объектами требует от специалистов самого различного профиля быстрого освоения этой области знания. На первом этапе, который можно назвать структурным проектированием, заданный неформально алгоритм разработчик представляет в виде последовательности некоторых операторов, таких, как получение результата, счет, преобразование кода, передача информации. На основе полученной структуры алгоритма формулируются технические требования к схемам, реализующим отдельные операторы. По техническим требованиям в качестве функциональных узлов схемы можно применить либо готовые блоки в интегральном исполнении, либо, если таких микросхем в наличии нет, синтезировать их из более простых элементов. Поэтому результативного проектирования цифровых устройств разработчик должен уметь: выбрать наиболее приемлемый вариант решения поставленной задачи, работать с алгеброй логики, знать основные цифровые элементы и уметь их применять, по возможности знать наиболее простые и распространенные алгоритмы решения основных задач.Постоянные запоминающие устройства предназначены для хранения однократно записанной информации при отключении источника питания. ПЗУ применяется для хранения как системных, так и прикладных программ, последовательности микрокоманд, а также для создания различных преобразователей кодов. Такие запоминающие устройства работают в режимах хранения и считывания информации и не допускают смену своего информационного содержания. Блок ПЗУ включает модуль ПЗУ, составленный из микросхем памяти, и контроллер ПЗУ, а также при необходимости средства сопряжения с магистралью, реализуемые на основе интерфейсных микросхем.В разрабатываемом устройстве в качестве элемента памяти используется микросхема M27W201, так как имеет уменьшенный расход энергии и высокую надежность. Блок выходных формирователей осуществляет согласование уровней выходных сигналов информации поступающих с усилителей на выход, а также преобразование входной информации для подачи ее в накопитель. Блок управления осуществляет синхронизацию работы микросхемы в режимах выборки, считывания. Управление режимами работы микросхемы осуществляется сигналами \MEMR, SBHE. Микросхема M27W201: Графическое обозначение микросхемы M27W201 показано на рис.Разрабатываемое устройство состоит из следующих функциональных блоков: · Блока ПЗУ на двух микросхемах M27W201 Блок дешифрации адресного пространства собран на логическом вентиле 2И-НЕ (микросхема К155ЛА18), логическом вентиле 5ИЛИ-НЕ (микросхема КР531ЛЕ7) ,логическом вентиле 4И-НЕ (микросхема КР531ЛА16). На логическом вентиле 2И-НЕ, логическом вентиле 5ИЛИ-НЕ, логическом вентиле 4-НЕ, собрана схема выбора кристалла памяти (общий объем памяти - 256К*16, объем одной микросхемы памяти - 256Кб*8). На входы вентилей 2И-НЕ поданы адресные разряды А20 - А23; сигналы с этих микросхем, а также разряды адреса A18, A19 поступают на микросхемы 5ИЛИ-НЕ.На входы элементов К155ЛА18 подаются старшие разряды адреса С их помощью происходит выбор адресного пространства для микросхемы. Перекидные ключи делают возможным инвертировать старшие адресные разряды A20-A23 с помощью микросхем 2И-НЕ К155ЛА18, либо подать их без изменения на входы следующей микросхемы блока управления 5ИЛИ-НЕ КР531ЛЕ7. На входы этой микросхемы подаются все старшие адресные разряды A18-A19 (без изменения) и A20-A23 с возможностью инверсии.Мощности, потребляемые микросхемами и их временные задержки приведены в таблице: Таблица Максимальная мощность, потребляемая устройством в рабочем режиме, может быть определена по формуле: IMG_600981dc-bfb2-49a3-9d42-1bc0ef7d1a39 . Элементы К155ЛА18, КР531ЛЕ7, КР531ЛА16 входят в блок управления, соответственно максимальное время задержки блока управления: тзад = 35 6 6.5 = 47.5 нс.Формат Документация Лист формата А3 Пояснительная записка № листаДля анализа работы схемы используется временная диаграмма режима чтения проектируемого устройства, изображенная на рисунке 8. A0-A23 подаются сигналы адреса, на управляющие входы \MEMR и SBHE подается «1» и «0» соответственно, на информационных выходах D0-D15 высокоимпедансное состояние. В момент времени t1 происходит изменение адресных сигналов А0-А17, А18-А23 таким образом, что их значение удовлетворяет текущему расположению микросхемы в адресном пространстве. Далее в момент t3 происходит изменение значений сигналов управления \MEMR и SBHE на противоположные, адресные сигналы изменяют свои значения таким образом, что адреса A0-A17 удовлетворяют текущему расположению микросхемы в адресном пространстве, а сигналы А18-А23 нет.Принципиальная электрическая схема
План
Содержание
Введение
1. Разработка структурно-функциональной схемы
2. Выбор элементной базы
3. Описание построения основных узлов и блоков
4. Описание функционирования схемы
5. Расчетная часть
Список использованных источников
Приложение 1: спецификация проекта
Приложение 2: анализ работы схемы
Приложение 3: принципиальная электрическая схема
Введение
Внедрение микропроцессорной, и вообще цифровой, техники в устройства управления промышленными объектами требует от специалистов самого различного профиля быстрого освоения этой области знания. В процессе разработки функциональных схем цифровых устройств отчетливо выделяются два характерных этапа. На первом этапе, который можно назвать структурным проектированием, заданный неформально алгоритм разработчик представляет в виде последовательности некоторых операторов, таких, как получение результата, счет, преобразование кода, передача информации. При этом он старается использовать ограниченный набор общепринятых операторов. При использовании этих операторов, как правило, алгоритм можно представить довольно небольшим их числом. Структура алгоритма становится обозримой, понятной, легко читаемой и однозначной. На основе полученной структуры алгоритма формулируются технические требования к схемам, реализующим отдельные операторы. По техническим требованиям в качестве функциональных узлов схемы можно применить либо готовые блоки в интегральном исполнении, либо, если таких микросхем в наличии нет, синтезировать их из более простых элементов.
Подобный синтез первоначально производится при помощи алгебры логики, после чего по полученным функциям строится эквивалентная схема. Однако, как правило, синтезированные схемы хуже их аналогов в интегральном исполнении. К этому приводят следующие обстоятельства: большее время задержки, большие габариты, большее потребление энергии. Поэтому результативного проектирования цифровых устройств разработчик должен уметь: выбрать наиболее приемлемый вариант решения поставленной задачи, работать с алгеброй логики, знать основные цифровые элементы и уметь их применять, по возможности знать наиболее простые и распространенные алгоритмы решения основных задач. Знание наиболее распространенных инженерных приемов в проектировании устройств позволит в будущем сразу воспользоваться готовой схемой, не занимаясь бесполезной работой. Необходимо заметить, что реализация схемы гораздо сложнее, чем простое решение задачи в алгебре логики и наборе полученной функции из логических элементов.
В действительности даже, казалось бы, самые простые элементы, необходимо включать по определенной схеме, знать назначения всех выводов. Необходимо знать, чем различаются элементы в пределах серии. Понимание внутренней логики микросхемы особенно важно именно для специалистов по автоматике и промышленной электронике, поскольку цифровые микросхемы изначально создавались для выполнения строго определенных функций в составе ЭВМ. В условиях автоматики и радиотехники они часто выполняют функции, не запланированные в свое время их разработчиками, и грамотное использование микросхем в этих случаях прямо зависит от понимания логики их работы. Хорошее знание тонкостей функционирования схем узлов становится жизненно необходимым при поиске неисправностей, когда нужно определить, имеется ли неисправность в данном узле или же на его вход поступают комбинации сигналов, на которые схема узла не рассчитана. Составление тестов, а тем более разработка само проверяемых схем также требуют очень хороших знаний принципов работы узлов.
Цель курсового проекта: изучение схемотехники узлов и устройств ЭВМ, приобретение навыков построения принципиальных электрических схем, ознакомление с составом серий интегральных микросхем (ТТЛ-серии) и использованием микросхем при построении электрических схем узлов и устройств ЭВМ.
Задание на проектирование: разработать принципиальную электрическую схему узла, блока, электронного устройства ЭВМ.
