Разработка цифрового устройства для контроля арифметической операции сдвига влево с вычислением контрольного кода по модулю, которое включает в себя операционный блок и управляющее устройство. Проектирование триггера, дешифратора, логических элементов.
Аннотация к работе
Контрольный код исходного числа находится сложением триад по mod 7.Пусть задано число имеющее контрольный код Соответствующим образом обозначим и контрольный код: Сдвиг влево двоичного числа эквивалентен умножению на два. Так как при сдвиге числа происходит потеря некоторых его разрядов, можно предполагать, что контрольный код сдвинутого числа изменится на величину : (1) где - сдвинутый влево контрольный код. Если при сдвиге n-разрядного числа старшая единица выйдет за пределы разрядной сетки, то это эквивалентно вычитанию единиц из контрольного кода сдвинутого числа .В таблице указаны сочетания уровней на этих входах, позволяющие переводить регистр в режимы: хранения (на входах S0 и S1 напряжения низкого уровня), параллельной загрузки (на этих входах напряжения высокого уровня), сдвига влево (S1-в, S0-н) и сдвига вправо (S1-н, SO-в). Кроме однотипных параллельных входов, у микросхемы К155ИР13 (74198), DO - D7, первый и последний разряды регистра имеют дополнительные D-входы: DSR - для сдвига вправо и DSL для сдвига влево. На входы SO и S1 перепад от высокого уровня к низкому можно подавать, когда на входе С присутствует напряжение высокого уровня. При параллельной загрузке (S1-в, SO-в) слово, подготовленное на входах DO-D7, появится на выходах QO - Q7 после прихода последующего положительного перепада тактового импульса. Сброс у регистра К155ИР13(74198) - асинхронный; при подаче на вход R активного напряжения низкого уровня на выходах QO - Q7 фиксируются низкие уровни.Схема сравнения чисел реализована на 2-х 4-разрядных компаратора серии К555СП1. К555СП1 - микросхема для сравнения 4-разрядных двоичных чисел, представленных в прямом коде.Для вычисления контрольного кода был спроектирован новый элемент на базе сумматора К155ИМ3 - 4-разрядный быстродействующий сумматор. Условно-графическое обозначение представлено на рисунке. Новый элемент выполняет функцию сумматора по модулю 7. В сумматоре используется один сумматор К155ИМ3.Для получения поправки к контрольному коду составлены карты Карно для каждого разряда поправки. Карты Карно минимизированы и по ним составлена комбинационная схема.цифровой устройство арифметический триггер· Регистр RG1 хранит исходное число А. · Регистр RG3 хранит промежуточное значение контрольного кода исходного числа.Рисунок 10.Таблица 3.Таблица 4. Таблица переходов состояний автоматаМинимизация состояний автомата при помощи карт КарноК155ТМ8 - микросхема представляет собой четыре триггера D-типа с прямыми и инверсными выходами и предназначена для создания устройств памяти ЭВМ и цифровой автоматики широкого применения. Тактирование осуществляется фронтом синхросигнала C, а установка выходов триггеров в состояние “0” - низким уровнем напряжения на входе R. Условно-графическое обозначение представлено на рисунке 23.При выполнении микросхемой функции дешифрации четырех разрядного двоичного кода, задаваемого на входах D0-D2, входы С1-С3 играют роль стробирующих, и на них должно быть подано напряжение низкого (C2, C3) и высокого (C1) уровня. Условно-графическое обозначение представлено на рисунке.К555КП12 - микросхема представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 1 из 4 с общими входами управления третьим состоянием. Наличие третьего состояния на выходах позволяет использовать микросхему в системах с шинной организацией обмена информации.К155ЛН1 - инверторВ результате проделанной работы было разработано цифровое устройство для контроля арифметической операции сдвига влево с вычислением контрольного кода по модулю 7, которое включает в себя операционный блок и управляющее устройство. С помощью схемного эмулятора (использован программный пакет Micro-Cap) смоделировано управляющее устройство. В проекте были использованы интегральные микросхемы отечественной серии 155 и 555. Для реализации автомата были использованы следующие микросхемы: Таблица 9.
План
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА
2. АНАЛИЗ И ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИОННОГО БЛОКА
3.1 Регистры
3.2 Схема сравнения
3.3 Схема вычисления контрольного кода
3.4 Схема вычисления поправки
3.5 Структурная схема операционного блока
3.6 Описание операционного блока
4. ОБЩАЯ СХЕМА СТРОЕНИЯ АВТОМАТА
5. АЛГОРИТМ РАБОТЫ АВТОМАТА
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛОВА УПРАВЛЕНИЯ
7. ТАБЛИЦА ПЕРЕХОДОВ СОСТОЯНИЙ
8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
8.1 Триггер
8.2 Дешифратор
8.3 Мультиплексор
8.4 Логические элементы
9. СХЕМА УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
10. РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ ЭМУЛЯТОРА MICROCAP
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА
Вывод
В результате проделанной работы было разработано цифровое устройство для контроля арифметической операции сдвига влево с вычислением контрольного кода по модулю 7, которое включает в себя операционный блок и управляющее устройство.
С помощью схемного эмулятора (использован программный пакет Micro-Cap) смоделировано управляющее устройство.
В проекте были использованы интегральные микросхемы отечественной серии 155 и 555.
Для реализации автомата были использованы следующие микросхемы: Таблица 9. Список использованных микросхем
Наименование Модель Количество
8-разрядный сдвиговый регистр К155ИР13 4
4-разрядный цифровой компаратор К555СП1 1
Счетверенный D-триггер со сбросом К155ТМ8 1
Сдвоенный мультиплексор К555КП12 1
Декодер 3 в 8 К555ИД7 1
Логический элемент НЕ К155ЛН1 9
Логический элемент 2И К155ЛИ1 22
Логические элемент 2ИЛИ К155ЛЛ1 10
Логический элемент 3И-НЕ К155ЛА4 1
4-разрядный сумматор К155ИМ3 3
Список литературы
1. Савельев А. Я. Основы информатики Учеб. для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 328 с.
2. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа Схемотехнического Моделирования Microcap. М.: горячая линия - телеком, 2007. - 466 с.