Разработка генератора последовательности двоичных слов - Курсовая работа

РАЗРАБОТКА ГЕНЕРАТОРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДВОИЧНЫХ СЛОВ Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника ЭВМ» Руководитель: Проект защищен с оценкой Требования по назначению: 1) устройство должно вырабатывать циклически повторяющуюся последовательность десяти 5-разрядных двоичных чисел, десятичные эквиваленты которых равны 0, 3, 28, 9, 23, 5, 25, 7, 26, 4; Относительная нестабильность частоты не должна превышать ±20%; 3) предусмотреть в устройстве контроль сбоев. При обнаружении на основном выходе незапланированного числа работу устройства приостановить, вычесть обнаруженное сбойное число из числа, выработанного в предшествующем такте, и вывести разность по отдельному выходу в прямом двоичном коде без учета знака;Современный этап развития научно - технического прогресса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизни и деятельности человека. Разрабатываются но-вые приборы для более высоких частот, для больших мощностей, для более высоких температур и минимальных размеров. Большое внимание уделяется повышению надежности, долговечности и стабильности работы устройства. Оценивая состояние микроэлектроники сегодня и перспективы на завтра вероятно, целесообразно определить в первую очередь тенденции ее развития к повышению степени интеграции, которое объясняется не только стремлением к уменьшению малогабаритных показателей аппаратуры, сколько требованиями к повышению быстродействия, надежности, а также экономических показателей. Непрерывно улучшаются технические характеристики и расширяются функциональные возможности микроэлектронных изделий - интегральных микросхем, основной функцией которых является обработка (преобразование) информации, заданной в виде электрического сигнала: напряжения или тока.Генератор последовательности двоичных слов разрабатываемый согласно техническому заданию должен содержать в своей структуре генератор тактовых импульсов (ГТИ) с тактовой частотой FT ? 340?68КГЦ, снабжающий остальные блоки синхросигналами. Также генератор кодовых комбинаций (ГК), представляющий собой цифровой автомат, преоб-разующий тактовую частоту в последовательность двоичных слов (кодовую комбинацию) заданных в техническом задании. Устройство обязано проверять генерируемые коды на незапланированные комбинации, для чего в схеме необходимо предусмотреть блок контроля кодовой комбинации (БК). При обнаружении на основном выходе незапланированного числа устройство должно приостановить работу, вычесть обнаруженное сбойное число из числа, выработанного в предшествующем такте, и вывести разность по отдельному выходу в прямом двоичном коде. Если разность окажется больше числа 6, то через 2 такта после обнаружения сбоя устройство должно возобновить работу с исходного числа 0.Например, если есть риск неосторожного обращения, т.е. эксплуатация в экстремальных условиях, то главным критериями будут выступать надежность и устойчивость к факторам внешней среды, а также энергопотребление; если же устройство проектируется для массового применения, то главными критериями будут являться энергопотребление, стоимость и надежность. Очевидно, что существуют несколько вариантов реализации: - на основе счетчика импульсов с выходной КС на логических элементах; Также имеется вtrialность реализации ГК на основе счетчика импульсов с выходной КС на мультиплексорах. ГК может быть синтезирован на основе счетчика импульсов с выходной КС на дешифраторе и логических элементах. Рисунок 2.5 - Функциональная схема ГК на основе дешифратора Также можно рассмотреть вариант синтеза ГК на основе счетчика импульсов с выходной КС на ПЛМ.Выбор элементной базы является одним из важнейших этапов проектирования, т.к. именно элементная база определяет возможности, быстродействие, энергопотребление, конструктивное исполнение, стоимость и надежность элементов, что будет напрямую влиять на технические характеристики устройства. В этой схеме инвертор DD1.1 служит компаратором с порогом переключения порядка 1,4 В, а конъюнктор DD2.1 обеспечивает общую положительную обратную связь в устройстве через конденсатор С, попутно решая задачу запуска и останова генерирования. 2) ГК на основе реверсивного двоично-десятичного счетчика импульсов DD3 К555ИЕ6 и выходной КС на дешифраторе К555ИД6 DD7 логических элементах К555ЛА1 (DD9 и DD10.1) и К555ЛА2 (DD11, DD12), связанной адресными входами с выходами DD3; Разрешение на работу счетчика импульсов DD3 обеспечивает БК, сигнал с которого подается на инвертор К555ЛН1 DD1.3, выход которого подсоединен к суммирующему входу счетчика импульсов DD3. Как только на выходах ГК вырабатывается сбойная комбинация, БК, организованный на основе мультиплексоров 8-1 (DD4, DD4) фиксирует ее, на элементе ИЛИ К555ЛЛ1 (DD8.1) появляется логическая «1», которая блокирует счетчик импульсов DD3, тем самым приостанавливая работу ГК.Моделирование проводится для подтверждения работоспособности устройства, уточнения его технических характеристик и оценки степени соответствия заданию.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4 1 АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ, ВЫЯВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ И ОБОС- 6

НОВАНИЕ ВЫБОРА СТРУКТУРЫ УСТРОЙСТВА

2 СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БЛОКОВ 8 2.1 Разработка генератора кодов 8 2.2 Синтез блока контроля кодовых комбинаций 20 2.3 Синтез блока вычитания и преобразователя кодов 24 2.4 Сравнительный анализ и выбор варианта функцио- 25 нальной схемы

3 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ 27 3.1 Выбор элементной базы 27 3.2 Выбор схемы и расчет генератора тактовых импульсов 28 3.3 Описание принципиальной схемы 30 3.4 Расчет конденсаторов развязки по цепи питания 32 3.5 Расчет длительности переходных процессов 34 3.6 Определение потребляемой мощности 35 3.7 Оценка показателей надежности 36 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМЫ 39 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41 ЛИТЕРАТУРА 42 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Схема электрическая функциональная 43 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Схема электрическая принципиальная 45 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Перечень элементов 47

КП.230101.26.14 ПЗ

Изм. Лист № докум. Подпись Дата

Разраб. Провер. Реценз.

Утверд.

Русяев

Борисова

Разработка генератора последовательности двоичных слов

Пояснительная записка

Лит. Лист Листов 3 48

ПЕНЗГТУ, гр. 10В2з

ВВЕДЕНИЕ