Интегральные микросхемы - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Основные преимущества цифровых систем связи по сравнению с аналоговыми. Принципы работы дискретных устройств, особенности их построения. Устройство генератора импульсов, синтез счетчика, мультиплексора и дешифратора. Разработка асинхронного автомата.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


1. Разработка дискретного устройства
2.1 Разработка асинхронного автомата
генератор импульс дешифратор асинхронный
Современный этап научно-технического прогресса характеризуется повсеместным внедрением принципиально новой техники. Ускорение научно-технического прогресса в значительной степени зависит от успехов современной микроэлектроники, являющейся современной элементной базой электронных устройств автоматики, телемеханики и связи.
Интегральные микросхемы значительно расширили диапазон применения электронных устройств на железнодорожном транспорте. Они создали возможность для совершенствования систем автоматического регулирования движения поездов, радиосвязи, учета и планирования технологических процессов на железнодорожном транспорте, автоматической локомотивной сигнализации и ряда других.
Развитие науки и ускорение технического прогресса немыслимо без совершенствования вычислительной техники, средств связи и систем сбора, передачи и обработки информации. Решение этого вопроса невозможно без создания цифровых систем и сетей связи.
Наиболее широкое распространение получили в настоящее время многоканальные системы с импульсно-кодовой модуляцией, обеспечивающие организацию по одной линии связи большого числа одновременно и независимо действующих каналов.
Цифровыми называются такие устройства, в которых измеряемая величина автоматически в результате квантования и цифрового кодирования представляется кодовым сигналом, соответствующим измеряемой величине.
Основными преимуществами цифровых систем связи по сравнению с аналоговыми являются высокая помехоустойчивость за счет передачи сообщений двоичными сигналам. Так как в цифровых системах передачи информационные параметры переносчиков в процессе модуляции принимают конечное количество разрешенных значений. Причем переход от одного разрешенного значения к другому осуществляется через конечные промежутки времени. Цифровые методы передачи позволяют значительно повысить помехоустойчивость и уменьшить накопление помех вдоль тракта передачи путем восстановления сигнала. Возможность использования сравнительно простых методов запоминания и хранения сообщений путем записи их в различного рода цифровых регистрах и запоминающих устройствах.
Поэтому, развитие и совершенствование систем автоматики, телемеханики и связи в значительной степени определяется широким внедрением цифровой техники. Для построения систем АТС и управления этими объектами используются управляющие логические устройства, представляющие собой последовательные или комбинационные схемы.
Исторически первыми были созданы релейно-контактные схемы ЛУ, которые и в настоящее время широко применяются в промышленности, особенно на железнодорожном транспорте. Затем появились ЛУ на бесконтактных элементах, которые в своем развитии прошли путь от диодных и ферротранзисторных схем до интегральных. Степень интеграции микросхем непрерывно повышается. Различают микросхемы малой, средней, большой и сверхбольшой интеграции.
ЛУ реализованные на микросхемах, делятся на две группы:
ЛУ с жесткой логикой отличаются тем, что при их реализации необходимо создавать проводные связи между отдельными элементами, что приводит к значительным габаритам, трудностями при изменении алгоритмов функционирования, сложностям диагностирования и ремонта.
Программируемые ЛУ, совершенствование которых осуществляется на основе микропроцессоров, в последние годы находят все более широкое применение. Использование программируемых ЛУ становится целесообразным уже в том случае, когда они реализуют задачу, эквивалентную схеме, содержащей 30 реле.
Таким образом, в настоящее время инженеру необходимо знать не только принципы работы дискретных устройств, но знать принципы построения таких устройств. Это необходимо для того, чтобы уметь находить неисправности, знать способы реализации таких устройств в имеющемся элементном базисе. Этой цели служит данный курсовой проект.
1 . Разработка дискретного устройства
Генератор импульсов служит для генерации последовательности импульсов синхронизации, необходимые для работы любого дискретного устройства.[7,c.45]
Генератор собран на логических элементах микросхемы К155ЛН1. Для стабилизации взят распространённый кварц на 100кГц. Для облегчения запуска используется цепочка R1=220 Ом и C1=1600 пФ.
Рисунок 1.1.1 - Тактовый генератор с кварцевой стабилизацией
Рисунок 1.1.2 - Времяимпульсная диаграмма работы генератора тактовых импульсов
Исходя из того, что частота кварца 100 кГц, период импульсов будет равен с.
Счётчиком называют устройство, на выходе которого сигналы в определённом коде отображают число импульсов, поступивших на счётный вход (пришедших с генератора импульсов). По заданию необходимо разработать двоичный, вычитающий счетчик с коэффициентом счета 9. В качестве устройств памяти необходимо использовать JK- триггеры.
Разработаем счетчик с параллельным тактирующим входом.
Для разработки данного счетчика составим таблицы состояний для разрядов счётчика. Данные таблицы имеют следующий вид:
во втором столбце - текущее состояние выходов счетчика до подачи на вход тактового импульса;
в третьем столбце - последующее состояние выходов счетчика после подачи на его вход тактирующего импульса;
в четвертом столбце - состояния на информационных входах JK - триггеров, которые должны быть на J- и K- входах триггеров, чтобы с приходом тактирующего импульса триггеры переключились в следующее состояние.
Реализуем данный алгоритм работы счетчика на логических элементах «И-ИЛИ-НЕ».
Для минимизации функций информационных воздействий на входы триггеров воспользуемся методом Мак-Класки.
Таблица 1 - Таблица состояний разрядов счетчика
Сигналы на информационных входах J - K триггеров.
Таблица 2 - Таблица переходов триггера.
Дешифратором (декодером) называется устройство, распознающее различные кодовые комбинации. Сигналы четырехэлементной комбинации подаются на входы дешифратора. В зависимости от вида кодовой комбинации на входе сигнал логической единицы появится только на одном определённом выходе, а на всех других будет сигнал логического нуля. Таким образом, каждой кодовой комбинации на входе соответствует свой выход.[1, с.74]
Нам необходимо синтезировать декодер преобразующий двоичную комбинацию в соответствующее десятичное число. Для этого воспользуемся таблицей.
Таблица 1.3--таблица соответствия двоичных комбинаций десятичным числам
Теперь запишем логические выражения, определяющие значения выходных переменных:
Схема декодера приводится в приложении 1.3.1
Шифратором (кодером) называется устройство, производящее преобразование сигнал логической единицы на одном из входов в соответствующую кодовую комбинацию на выходной шине. Шифраторы, например, используют в устройствах ввода информации в цифровые системы. В таких устройствах при нажатии выбранной клавиши подаётся сигнал на определённый вход шифратора и на его выходе возникает двоичное число, соответствующее данной клавише.
Нам необходимо построить шифратор для представления десятичного числа в двоичном коде «с избытком 3». Для этого воспользуемся выше приведенной таблицей 1.3, в которой приведено соответствие между значениями на входе и выходе и получим следующие логические выражения:
Схема шифратора приведена в приложении 1.3.2.
В качестве преобразователя параллельной формы представления числа в последовательную будем использовать мультиплексор.
Мультиплексор является устройством, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает его к своему выходу. Мультиплексор имеет несколько информационных входов (Dо,D1,...), адресные входы (A0, A1) и один выход Q. Каждому информационному входу присваивается номер, называемый адресом. Мультиплексор выбирает один из входов, адрес которого задается двоичным кодом на адресных входах, и подключает его к выходу.[1,c.78]
Таким образом, подавая на адресные входы адреса различных информационных входов, можно передавать цифровые сигналы с этих входов на выход Q. Число информационных входов N инф и число адресных входов N адр связаны соотношением N инф ?2 N адр . В данном курсовом проекте мультиплексор имеет четыре информационных входа. Следовательно, число адресных входов равно двум.
Функционирование мультиплексора определяется таблицей 9.
Таблица 9 - Таблица функционирования мультиплексора
Следовательно, логическое выражение для выхода Y мультиплексора будет иметь вид:
Для последовательного изменения адресного кода от состояния 00 до 11 мы должны синтезировать двоичный, суммирующий счётчик с коэффициентом счёта к сч = 4. Составим таблицу изменения состояний триггеров счётчика.
Таблица 10 - Таблица изменения состояний триггеров счётчика
Согласно полученной таблице построим схему счётчика. Функциональная схема счётчика, управляющего адресными входами мультиплексора, представлена на рисунке 11.
Схема мультиплексора приведена в приложении 1.5.
В качестве JK-триггера выберем микросхему К555ТВ9. Микросхема K555ТВ9 содержит 2 независимых JK-триггера, имеющих общую цепь питания. У каждого триггера имеются JK-информационные входы и входы синхронизации С. Триггеры также содержат инверсные асинхронные S и R входы для установки в «1» и «0» соответственно. У микросхемы К555ТВ9 вывод 8 - общий, 14 - питание.
В качестве логических элементов будем использовать микросхемы К155ЛЛ1 («2ИЛИ», 3 шт.), К155ЛИ1 («2И», 2 шт.), К155ЛИ3 («3И», 2 шт.), К555ЛИ6 («4И», 5 шт.), К155ЛН1 («НЕ», 2 шт.). У этих микросхем вывод 7 - общий, 14 - питание. Используемые в дискретном устройстве микросхемы показаны на рис. 1.6.1.
2.1 Разработка асинхронного автомата
Автоматом называется дискретное устройство, способное принимать различные состояния, под воздействием входных сигналов переходить из одного состояния в другое и вырабатывать выходные сигналы.
Математической моделью дискретного устройства, обладающего памятью, является абстрактный автомат, который задается совокупностью пяти конечных множеств:
где А = {а 0 ,а 1 ... а М } - множество состоянии автомата, причем
Z = { Z 1 , Z 2 . .. Z f } - множество входных сигналов;
W = { W 1 , W 2 ... W С } - множество выходных сигналов;
d - функция переходов, обеспечивающая выработку последующего состояния a S автомата в зависимости от существующего состояния а M и входного воздействию Z f ;
x - функция выходов, обеспечивающая выработку выходного сигнала автомата в зависимости от его состояния и входного сигнала Z f .
Абстрактный автомат имеет один входной и один выходной каналы, и каждой букве входного алфавита Z ставит в соответствие букву или слово выходного алфавита W . Наибольшее распространение получили автоматы Мили и Мура. Закон функционирования автомата Мили:
a( t + 1) = d ( a( t ) ; Z ( t )) ;
Работу автомата Мура определяется следующими уравнениями:
W ( t ) = x ( a( t ) ), где t = 0,1,2...
Автомат может задаваться несколькими способами, однако все они должны конкретизировать функции переходов и выходов. Задание автомата табличным способом заключается в построении таблиц переходов (ТП) и выходов (ТВ), в которых показываются внутренние состояние и состояния выходов автомата в соответствии с функциями переходов и выходов. Графическое представление автомата осуществляется с помощью графа, вершины которого соответствуют внутренним состояниям автомата. Переходы из одного состояния в другое показывают стрелками, соответствующими ветвям графа.
Для синтеза данного автомата использовался графический метод. Зададим в соответствии с заданием таблицу переходов и таблицу выходов (соответственно табл. 2.1.1, табл. 2.1.2).
Закодируем внутренние состояния, входные и выходные воздействия автомата:
S0 = 011; S1 = 001; S2 = 010; S3 = 110; S4 = 100
Для кодирования используем число переменных исходя из соотношения: k2 N , где k-количество состояний автомата,
Т. о. для синтеза автомата понадобится три JK-триггера. Составим граф автомата (рис. 2.1.1).
Рисунок 2.1.1-Граф абстрактного автомата.
По построенному графу составим функции возбуждения входов и выхода автомата.
Минимизируем данные функции методом карт Карно. Для простоты подбора микросхем запишем полученные функции в базисе ИЛИ-НЕ для дальнейшей реализации автомата в этом базисе:
По заданию нам необходимо получить синхронный автомат, для этого ко всему выше описанному добавим схему синхронизации, собранную на JK-триггерах.
Принципиальная схема абстрактного синхронного автомата изображена в приложении.
В качестве JK-триггера выберем микросхему К561ТB1. Микросхема K561ТВ1 содержит 2 независимых JK-триггера, имеющих общую цепь питания. У каждого триггера имеются J- и K- информационные входы и входы синхронизации С. Триггера также содержат S и R входы для установки в «1» и «0» соответственно. У микросхемы К561ТВ1 вывод 8 - общий, 16 - питание.
В качестве логических элементов ИЛИ-НЕ будем использовать микросхемы К561ЛЕ5, К561ЛЕ10. У этих микросхем вывод 7 - общий, 14 - питание. Используемые в дискретном устройстве микросхемы показаны на рис. 2.2.1.
В результате выполнения курсового проекта разработал принципиальную схему дискретного устройства (ДУ), имеющего следующую структуру: генератор импульсов, двоичный вычитающий счетчик с коэффициентом счёта 9, дешифратор, шифратор, мультиплексор. В качестве элементов памяти использовал JK-триггеры. Дискретное устройство реализовано в базисе ИЛИ - НЕ.
Синтезировал синхронный автомат по таблицам переходов и выходов, в качестве элементов памяти использовал JK-триггеры. Для синтеза использовал графический метод.
Сапожников В. В. и др. Дискретные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебник для вузов ж.-д. Транспорта.-М: Транспорт, 1988.--255 с.
Нефёдов А. В. “Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: справочник”, Т.-3. - М.: КУбК-А, 1997
Зельдин Е. А. “Импульсные устройства на микросхемах”
“Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник”
“Резисторы, конденсаторы, трансформаторы и коммутирующие устройства: справочник”
В.Л. Шило, Популярные цифровые микросхемы: Московская радио-библиотека. Москва, Металлургия, 1989 г. - 352 с
С.А. Бирюков, Цифровые устройства на МОП- интегральных микросхемах: Массовая радио библиотека. Москва: Радио и связь, 1990г.- 128с.
Разработка дискретного устройства, состоящего из генератора прямоугольных импульсов высокой частоты (100 кГц), счетчика импульсов, дешифратора, мультиплексора и регистра сдвига. Синтез синхронного конечного автомата, у которого используются D-триггеры. курсовая работа [198,8 K], добавлен 08.02.2013
Синтез дискретного устройства, его структурная схема. Расчет дешифратора и индикаторов, их проектирование. Карты Карно. Синтез счетной схемы. Делитель частоты. Проектирование конечного автомата и его описание. Анализ сигналов и минимизация автомата. курсовая работа [217,8 K], добавлен 21.02.2009
Обобщенная схема конечного цифрового автомата. Структурная и каскадная схема мультиплексора. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата. Схема разработанного цифрового устройства. Синтез дешифратора автомата. Выбор серии микросхем. контрольная работа [279,1 K], добавлен 07.01.2015
Разработка функциональных частей единого цифрового устройства: логического устройства; счетчика, одновибратора, синхронизирующего поступление информации на счетчик; дешифратора для представления результата работы устройства в доступной для человека форме. курсовая работа [314,9 K], добавлен 31.05.2012
Анализ и синтез асинхронного счетчика с КСЧ=11 в коде 6-3-2-1 и с типом триггеров JJJJ, его назначение, разновидности и технические характеристики. Пример работы суммирующего счетчика. Синтез JK–триггера (устройства для записи и хранения информации). курсовая работа [2,4 M], добавлен 25.07.2010
Структурно–функциональное описание счетчика. Построение функциональной схемы синхронного автомата для 4-разрядного счетчика. Кодирование состояний автомата по критерию надежности функционирования. Логическое моделирование схемы функционального теста. контрольная работа [105,8 K], добавлен 14.07.2012
Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего устройства в виде цифрового автомата. Синтез синхронного счётчика. Минимизация функций входов для триггеров с помощью карт Карно. Синтез дешифратора и тактового генератора, функции выхода. курсовая работа [1,5 M], добавлен 23.01.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Интегральные микросхемы курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа: Семерка самых изысканных яхт. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Эффективность Менеджмента
Курсовые работы: Геология, гидрология и геодезия
Практическое задание по теме Средства доступа к данным
Реферат: Государственный аппарат СССР в 1924-1929 гг
Как Сделать Презентацию Курсовой Работы Пример
Как Начать Сочинение Про Свою Комнату
Ответ на вопрос по теме Обслуживание судовых электростанций и электросетей
Бега По Пересеченной Местности Реферат
Реферат: Блюда из круп, бобовых и макаронных изделий
Курсовая работа: История становления социальной рекламы в Российской Федерации
Дипломная работа по теме Техническое обслуживание и ремонт автоматических выключателей
Реферат: Дом Генгебах
Реферат по теме Гемоторакс. Лечение
Общая Характеристика Систем Газоснабжения Среднего Давления Реферат
Контрольная работа по теме Інформаційні технології в біології
Сочинение Про Город Липецк
Доклад по теме Особенности трансформации общих детерминант преступности применительно к сфере улицы в условиях крупного города
Олимпийские Игры В Канаде Реферат
Кандидатская Диссертация Путина Владимира Владимировича
Проблемы разграничения предметов ведения и полномочий между Российской Федерацией и ее субъектами - Государство и право реферат
Механические колебания. Механические свойства биологических тканей - Биология и естествознание контрольная работа
Основы разработки месторождений полезных ископаемых - Геология, гидрология и геодезия контрольная работа