Проектирование генератора кодов последовательности чисел в соответствии с современными требованиями микросхемотехники. Генераторы кодов на основе регистров и счетчиков, триггеры. Синтез, анализ и разработка электрической схемы и описание её работы.
Таким способом можно реализовать генераторы циклических последовательностей чисел, в которых каждое последующее число образуется путем сдвига предыдущего числа, записанного в регистре, на один разряд и введением в освободившийся первый разряд 0 или 1. В качестве разрядов регистра-памяти используются синхронизируемые уровнем или фронтом триггеры: D-триггеры, если информация поступает в виде однофазных сигналов, или RS-триггеры, если информация поступает в виде парафазных сигналов. Сдвиговые регистры обычно реализуются на D-триггерах или RS-триггерах, где для ввода информации в первый разряд включается инвертор: S0=A, R0= . В результате за время действия одного синхроимпульса информация в регистре продвигается более чем на один разряд, т. е. нормальное функционирование регистра - сдвиг на один разряд за один такт - нарушается. В счетчиках с последовательным переносом входной переключающий сигнал воздействует лишь на первый триггер, и каждый триггер вырабатывает переключающий сигнал для следующего соседнего триггера.Тема проекта: “Генератор кодов последовательности чисел”. Рисунок 2.1 - Условно-графическое изображение генератора кодов последовательности чисел Генератор имеет 3 входа. Генератор имеет 8 выходов. При сбросе на выходе генератора в старшем разряде устанавливается код «0-0-0-0», в младшем - «0-0-0-1», соответствующие числу «1».В качестве базового логического элемента микросхемы К1533 (рисунок 3.1) использован ЛЭ типа И - НЕ, он содержит три основных каскада: входной, выполненный на транзисторах VT1.1, VT1.2, VT2 диодах VD1.1 VD1.2 и резисторах R1 и R2; фазораздельный, включающий транзисторы VT3, VT5, диоды VD2.1 VD2.2 и резисторы R4 - R6; выходной усилитель, состоящий из транзисторов VT4, VT6, VT7 и резисторов R7 и R8. На входе используется транзистор p-n-p-типа и введены дополнительно транзистор и резистор. Такое схемотехническое решение позволило повысить помехоустойчивость схемы путем увеличения порога переключения, нагрузочную способность в результате уменьшения входного тока, увеличить быстродействие путем использования p-n-p - транзистора, работающего в активном режиме, и дополнительного транзистора, увеличивающего “раскачиваемый” ток в схеме. Транзисторы VT2, VT3 и VT7 закрыты. Высокое напряжение на входе транзистора VT4 открывает его, а также транзистор VT6.Проектирование генератора выполним на основе регистра сдвига, выходы триггеров которого подключены на соответствующие входы следующих за ними триггеров. К входу первого разряда регистра (на вход S0 и через инвертор на вход R0) подключается комбинационная схема, образующая необходимый управляющий сигнал Z0. Словарь перехода для FQ первого разряда аналогичен словарю переходов D-триггера и представлен в таблице 4.2. После минимизации карта Карно функции переходов для управляющего входа Z0 будет иметь вид: Выбранным базисом является И-НЕ, поэтому минимизация проводится по «1». После минимизации карт Карно минимальная КНФ будет иметь вид: На основе полученных логических функций построим структурную схему генератора (Приложение 1).Анализ структурной схемы проводится с использование временных диаграмм работы счетчика приведенных на рисунке 5.1. На асинхронный вход Ra сброса подан уровень логической единицы. Вне зависимости от входов C и М на выходе генератора Y7-Y0 устанавливается начальное значение кода из заданной последовательности: в младшем разряде Y3-Y0 - «0-0-0-1» а в разряде десятков Y7-Y4 - «0-0-0-0», что соответствует десятичной цифре «1». На асинхронный вход Ra подан уровень логического нуля, на входе М уровень логической единицы (включен ждущий режим).Описание и принцип работы схем серии ТТЛШ (ALS) было изложено ранее в главе 3. В курсовой работе были использованы схемы, реализующие логические операции: «И-НЕ», «НЕ». В схемах на входы которых поступают сигналы M, Ra , C на вход ставится антизвонные диоды.Данный курсовой проект включает в себя аналитический обзор, конкретизацию технического задания, выбор и описания элементной базы, синтез и анализ структурной схемы и разработанной электрической схемы с описанием ее работы. В аналитическом обзоре приведены сведения о генераторах, регистрах, счетчиках и триггерах. В разделе выбора и описания элементной базы выбран RS-триггер и описаны ТТЛШ схемы.
План
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): 1.Введение
2.Аналитический обзор
3.Конкретизация технического задания
4.Выбор и описание работы элементной базы
5.Синтез структурной схемы
6.Анализ структурной схемы
7.Разработка электрической схемы и описание ее работы
8.Заключение
9.Список использованной литературы
5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и графиков)
В данной курсовой работе был спроектирован генератор последовательности чисел.
Данный курсовой проект включает в себя аналитический обзор, конкретизацию технического задания, выбор и описания элементной базы, синтез и анализ структурной схемы и разработанной электрической схемы с описанием ее работы. В аналитическом обзоре приведены сведения о генераторах, регистрах, счетчиках и триггерах. В разделе выбора и описания элементной базы выбран RS-триггер и описаны ТТЛШ схемы. Синтез структурной схемы был проведен для генератора кода на основе сдвигового регистра с преобразователем кода на выходе согласно выбранному базису И-НЕ. Следует отметить, что было проведено логическое моделирование схемы в системе автоматизированного проектирования, которое подтвердило правильное функционирование схемы. В анализе структурной схемы приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы генератора, и указаны состояния, в которых может находиться схема во время работы. В разделе разработки электрической схемы была приведена библиотека элементов используемых в заданном устройстве.
В результате проделанной работы спроектирован генератор, отвечающий требованиям технического задания и построенный на минимально возможном наборе базовых логических элементов с целью упрощения технологии производства и уменьшения токопотребления схемы.
Список литературы
Введение
Значительные изменения во многих областях науки и техники обусловлены развитием электроники. В настоящее время невозможно найти какую-либо отрасль промышленности, в которой не использовались бы электронные приборы или электронные устройства измерительной техники, автоматики и вычислительной техники. Причем тенденция развития такова, что доля электронных информационных устройств и устройств автоматики непрерывно увеличивается. Это является результатом развития интегральной технологии, внедрение которой позволило наладить массовый выпуск дешевых, высококачественных, не требующих специальной настройки и наладки микроэлектронных функциональных узлов различного назначения.[6]
Основной функцией интегральных микросхем является обработка информации, заданной в виде электрического сигнала: напряжения или тока. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (аналоговой) или дискретной (цифровой) форме. Микросхемы, выполняющие обработку этой информации, называются аналоговыми или цифровыми соответственно.
Важнейшей задачей, решаемой с помощью методов и средств микросхемотехники, является схемотехническая разработка новых типов интегральных схем. Исходное техническое задание на проектирование микросхемы содержит описание функций, которые она должна выполнять в электронной аппаратуре, и требование к ее основным параметрам. Конечным результатом проектирования является такое представление микросхемы, используя которые можно изготовить ее образцы. Такой формой представления являются чертежи фотошаблонов и комплект конструкторской документации, необходимые для изготовления микросхемы.[4]
В основе дальнейшего совершенствования вычислительной техники лежит развитие микроэлектроники в целом, а также разработка и внедрение микросхем различной степени интеграции.
На стыке микроэлектроники и цифровой техники развивается самостоятельная область науки и техники - цифровая микросхемотехника, предметом которой являются принципы и методы схемотехнического проектирования цифровых интегральных микросхем, которые включают разработку их структуры. Непрерывное повышение степени интеграции проектируемых микросхем, обеспечивающее реализацию на одном кристалле целых цифровых систем, требуют от специалиста-микросхемотехника не только знания основ цифровой техники, но и освоения таких ее разделов, как архитектура цифровых систем, программирование и многое другое.[6]
Целью данного курсового проекта является проектирование генератора кодов последовательности чисел в соответствии с современными требованиями микросхемотехники.1. Красноголовый Б.Н., Шпилевой Б.Н. Преобразователи кодов. - Мн.: БГУ, 1983.
2. Лабораторный практикум по цифровой микросхемотехнике. - Мн.: БГУИР, 1999.
3. Быстров Ю.А., Гапунов А.П., Персианов Г.М. Сто схем с индикаторами. - М.: Радио и связь, 1990.
4. Алексеенко А.Г., Шагурин И.И. Микросхемотехника. - М.: Радио и связь, 1990.
