История развития интегральных микросхем. Понятие и виды сдвига в вычислительной технике. Принцип работы структурной электрической схемы устройства сдвига двоичных чисел. Характеристика работы счетчика, анализ временных диаграмм. Выбор элементной базы.
Аннотация к работе
В настоящее время интегральные микросхемы (ИМС) широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре, в вычислительных устройствах, устройствах автоматики. Цифровые методы и цифровые устройства, реализованные на интегральных микросхемах разной степени интеграции. В том числе на микропроцессорных средствах, имеют широкие перспективы использования в цифровых системах передачи и распределения информации, в телевизионной, радиовещательной и другой аппаратуре связи. Современный этап развития научно-технического процесса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизнедеятельности человека. В цифровой технике самое широкое распространение получил двоичный код, а именно код в основе которого лежит двоичная система счисления (т.е. цифры «0» и «1»).Структурная электрическая схема устройства сдвига двоичных чисел представлена на рисунке 1. Комбинационный программируемый сдвигатель Y4 предназначен для логического сдвига влево или вправо без округления четырехразрядного двоичного числа X, представленного разрядами x0, x1, x2, x3. Триггер Y2 предназначен для ввода управляющего сигнала D, определяющего направление сдвига (D=0 означает сдвиг влево, D = 1 - сдвиг вправо). Регистр Y5 предназначен для параллельного вывода результата сдвига, который представляет собой 10-разрядное слово. Загрузка числа X и управляющих сигналов D, S0, S1, а также вывод результата сдвига синхронизируется тактовыми импульсами UC.Дело в том, что в сдвигающих регистрах время сдвига прямо пропорционально величине (шагу) сдвига, поскольку в них на каждом такте осуществляется сдвиг только на один разряд. При сдвиге вправо высвобождающиеся разряды заполняются знаковой цифрой, а при сдвиге влево - нулями. Обычно при логическом и арифметическом сдвигах величина шага сдвига не превышает qmax = n - 1 (где n - разрядность сдвигаемого слова), так как в противном случае ни одна цифра сдвигаемого слова не останется в начальной разрядной сетке, что, как правило, не имеет смысла при обработке реальной информации. При сдвиге вправо высвобождающиеся старшие разряды автоматически заполняются младшими цифрами слова, а при сдвиге влево высвобождающиеся младшие разряды - старшими цифрами слова. Входное нижнее поле выделено для приема управляющих сигналов, определяющих направление (D = 0 обозначает сдвиг влево, D = 1 - вправо) и шаг сдвига (S0, S1).Построим логическую схему комбинационного программируемого сдвигателя в базисе И-НЕ. В итоге мы получим: Используя системы функций (5) и (6), мы можем простроить логическую схему комбинационного сдвигателя в базисе И-НЕ (лист 1).Микросхема IN74ACT00 (1594ЛАЗ) состоит из четырех логических элементов 2И-НЕ, где 2 - количество входов. УГО микросхемы приведено на рисунке 8, таблица истинности приведена в таблице 4. УГО микросхемы приведено на рисунке 9, таблица истинности приведена в таблице 5. УГО микросхемы приведено на рисунке 10, таблица истинности приведена в таблице 6. УГО микросхемы приведено на рисунке 11, таблица истинности приведена в таблице 7.На основании электрической структурной схемы устройства (рисунок 1) и разработанной логической схемы сдвигателя (лист 1), а также выбранных в разделе 3 микросхем, разработаем принципиальную электрическую схему заданного устройства (лист 2). Регистр DD2 представлен микросхемой IN74ACT273 (1594ИР35). Для записи управляющих сигналов на вход R подаем высокий уровень сигнала, а на вход C положительный перепад импульса, предварительно проинвертированный с помощью инвертера IN74ACT04 (1594ЛН1) из отрицательного. Для ввода числа X, необходимо на вход LD подать низкий уровень напряжения, на вход R высокий уровень, и на C - положительный перепад, полученный из отрицательного. Комбинационный логический сдвигатель получим, используя микросхемы IN74ACT00 (1594ЛАЗ) - DD4, DD7-DD16; IN74ACT10 (1594ЛА4) - DD5-DD6, DD17; IN74ACT20 (1594ЛА1) - DD18-DD19.Для расчета быстродействия необходимо рассчитать минимальное время и максимальную частоту прохождения тактовых импульсов от входа до выхода схемы. Необходимо просуммировать среднее время задержки распространения сигнала во всех узлах устройства, которые соединены последовательно. Среднее время задержки микросхемы рассчитывается по формуле: тзд.р.ср = (t(1,0)зд.р. Рассчитаем среднее время задержки распространения сигнала для использованных микросхем: IN74ACT00 (1594ЛАЗ) - DD4, DD7-DD16. тзд.р.ср =(9,5 8,0)/2=8,75 нс. Рассчитаем общую задержку распространения сигнала у всей схемы, она будет равна сумме всех наших рассчитанных задержек сигнала. тзд.р.ср схемы= тзд.р.ср. ввода тзд.р.ср.опер. тзд.р.ср.выв.=20,25 45,75 12,25=78,25 нс.В данном курсовом проекте необходимо было разработать устройство сдвига двоичных чисел. Выполняя задание была разработана логическая схема комбинационного программируемого сдвигателя четырехразрядных двоичных чисел без округления в базисе И - НЕ, и был описан принцип ее построения. Итогом данного проекта стала разработка принципиальной электрической схемы устройства сдвига по заданной ст
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ ЗАДАННОЙ СТРУКТУРНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ СДВИГА ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ УСТРОЙСТВА
2.1 Назначение и принцип построения комбинационных программируемых сдвигателей
2.2 Разработка логической схемы счетчика с коэффициентом пересчета Кпер=12
2.3 Разработка логической схемы комбинационного программируемого сдвигателя четырехразрядных двоичных чисел без округления в базисе И-НЕ
3. АНАЛИЗ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
4. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА