Проектирование цифровых устройств компьютерных систем и комплексов - Курсовая работа

Цифровая схемотехника - это область знаний, охватывающая вопросы проектирования, разработки и производства электронных устройств с кодовыми электрическими сигналами, называемыми «логический ноль» и «логическая единица». Основой элементной базы цифровой схемотехники являются логические элементы - достаточно простые электронные устройства, способные выполнять логические и арифметические операции над кодовыми электрическими сигналами.Над переменными могут производиться три основных действия: логическое сложение, логическое умножение и логическое отрицание, что соответствует логическим функциям ИЛИ И НЕ. В качестве примера цепи, реализующей функцию «ИЛИ», можно привести параллельное соединение, замыкающих контактов нескольких реле. Цепь, в которую входят эти контакты, будет замкнута, если сработает хотя бы одно реле. Функцию «И» реализует например, соединение последовательно замыкающие контакты нескольких реле. Моделью ячейки реализующей функцию «НЕ», может служить размыкающий контакт реле.Для заданной логической функции разработана схема логической цепи, выполнен расчет ее таблицы истинности.Прежде чем строить логическую цепь, реализующую логическую функцию, необходимо попытаться упростить эту функцию. Минимизация - это отыскание более простого выражения заданной логической функции, может выполняться различными методами. При использовании программы Вейча функцию предварительно следует привести к дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ) - выразить в виде логической суммы простых конъюнкций. После того, как функция представлена в ДНФ и произведены очевидные упрощения, следует заполнить прямоугольную таблицу, в которой число клеток равно числу возможных минтермов. В заполненной таблице обводят прямоугольный контурами все единицы и затем записывают минимизированную функцию в виде суммы логических произведений, описывающих эти контуры.В результате проектирования выполнена минимизация заданной логической функции, выбраны стандартные микросхемы ТТЛ-логики (ТТЛШ) серии К555 для ее физической реализации.Если представить каждый транзисторный усилитель как логический элемент (ИЛИ-НЕ, И-НЕ), то работу триггера можно разобрать более укрупненно. а - схема построения симметричного триггера на биполярных транзисторах; б - схема построения триггера на логических элементах ИЛИ-НЕ в - схема построения триггера на логических элементах И-НЕ При условном обозначении входов триггера используют следующие метки: 1) S - вход для раздельной установки триггера в состояние 1 (S - вход); Последовательные регистры или регистры сдвига представляют собой цепочку последовательно включенных D-триггеров или RS-и JK-триггеров, включенных в режим D-триггера. Запись параллельного кода информации может быть произведена через нетактируемые установочные входы триггеров (на рисунке 3.4 нетактируемые установочные входы триггеров не показаны). Если сигнал на входе направления сдвига N=1, то потенциал на входе «Di» триггера определяется выходом Q триггера, стоящего слева от него.В данном разделе пояснительной записки к курсовой работе рассмотрены триггеры, регистры, электронные счетчики, а также функциональные блоки микропроцессоров и микроконтроллеров, построенные на их основе.В АЦП, построенном этим методом, код в регистре результата меняется так, чтобы обеспечить по возможности быстрое уравновешивание входного напряжения или тока напряжением или током, получаемым с выхода цифроаналогового преобразователя (ЦАП), присоединенного к упомянутому регистру. Если выясняется, что уравновешивающий сигнал меньше преобразуемого, то установленная в старшем разряде единица в дальнейшем сохраняется, а если больше - то единица сбрасывается, то есть в дальнейшем в этом разряде будет сохраняться нуль. На входы этого регистра поступают тактовые импульсы и выходной сигнал компаратора, сравнивающего преобразуемый сигнал и уравновешивающий сигнал с выхода ЦАП. Переключение кодового канала на ввод или на вывод производится сигналом, подаваемым на вход V(режим): если V=0, то осуществляется вывод кода, если V=1, то ввод. Операционный усилитель А1 используется для преобразования напряжение выходного тока I1, входящего в микросхему ЦАП.В данном разделе пояснительной записки к курсовой работе рассмотрены аналого-цифровые преобразователи и области их применения.Электроника представляет собой бурно развивающуюся отрасль науки и техники. К физической электронике относят: электронные и ионные процессы в газах и проводниках, протекающие на поверхности раздела между вакуумом и газом, твердыми и жидкими телами. Электроника сегодня - это комплекс областей науки и техники, связанных с проблемой передачи, приема и преобразования информации при помощи электромагнитных колебаний и волн в радио и оптическом диапазоне частот. С другой стороны многие проблемы в радиотехнике привели к изобретению новых и совершенствованию действующих электронных приборов.

Для заданной логической функции разработана схема логической цепи, выполнен расчет ее таблицы истинности. Составлена временная диаграмма.В результате проектирования выполнена минимизация заданной логической функции, выбраны стандартные микросхемы ТТЛ-логики (ТТЛШ) серии К555 для ее физической реализации.

Разработана электрическая принципиальная схема комбинационной логической цепи цифрового сумматора двоичных чисел, позволяющая выполнить заданную логическую операцию над цифровыми электрическими сигналами, уровень которых соответствует стандарту ТТЛ-логики.В данном разделе пояснительной записки к курсовой работе рассмотрены триггеры, регистры, электронные счетчики, а также функциональные блоки микропроцессоров и микроконтроллеров, построенные на их основе.В данном разделе пояснительной записки к курсовой работе рассмотрены аналого-цифровые преобразователи и области их применения.Электроника представляет собой бурно развивающуюся отрасль науки и техники. Она изучает физические основы и практическое применение различных электронных приборов. К физической электронике относят: электронные и ионные процессы в газах и проводниках, протекающие на поверхности раздела между вакуумом и газом, твердыми и жидкими телами.

Успехи электроники в значительной степени стимулированы развитием радиотехники. Электроника сегодня - это комплекс областей науки и техники, связанных с проблемой передачи, приема и преобразования информации при помощи электромагнитных колебаний и волн в радио и оптическом диапазоне частот. Электронные приборы служат основными элементами радиотехнических устройств и определяют важнейшие показатели радиоаппаратуры. С другой стороны многие проблемы в радиотехнике привели к изобретению новых и совершенствованию действующих электронных приборов. Современный этап развития техники характеризуется все возрастающим проникновением электроники во все сферы жизни и деятельности людей. По данным американской статистики до 80% от объема всей промышленности занимает электроника. Достижения в области электроники способствуют успешному решению сложнейших научно-технических проблем. Повышению эффективности научных исследований, созданию новых видов машин и оборудования. Разработке эффективных технологий и систем управления: получению материала с уникальными свойствами, совершенствованию процессов сбора и обработки информации. Охватывая широкий круг научно-технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных областях знаний. При этом с одной стороны электроника ставит задачи перед другими науками и производством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследования.

1 Гальперин, М.В. Электронная техника [Текст]: Учебник / М.В. Гальперин. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ФОРУМ, 2005. - 352 с.

2 Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника [Текст]: Учебник для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2005. - 790 с.

3 Горошков, Б.И. Электронная техника [Текст]: Учебное пособие для студ. сред. проф. образования / Б.И. Горошков, А.Б. Горошков. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 320 с.

4 Мышляева, И.М. Цифровая схемотехника [Текст]: Учебник для сред. проф. образования / И.М. Мышляева. - М.: ИЦ «Академия», 2005. - 400 с.

5 Сиренький, И.В. Электронная техника [Текст]: Учебное пособие для сред. проф. образования / И.В. Сиренький, В.В. Рябинин, С.Н. Голощапов. - СПБ.: Питер, 2006. - 413 с.

6 Покровский, Ф.Н. Материалы и компоненты радиоэлектронных средств [Текст]: Учебное пособие для вузов / Ф.Н. Покровский. - М.: Горячая линия Телеком, 2005. - 350 с.

7 Данилов, И.А. Общая электротехника с основами электроники [Текст]: Учебное пособие для студ. неэлектротехнических спец. средних. спец. учеб. заведений / И.А. Данилов, П.М. Иванов. - 4-е изд., стер. - М.: Высшая школа, 2000. - 752 с.

8 Синдеев, Ю.Г. Электротехника с основами электроники [Текст]: Учебник / Ю.Г. Синдеев. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2001. - 375 с.

9 Березкина, Т.Ф. Задачник по общей электротехнике с основами электроники [Текст]: Учебное пособие для неэлектротехнических спец. Техникумов / Т.Ф. Березкина, Н.Г. Гусев, В.В. Масленников. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2001. - 385 с.

Размещено на .ur