Интегральные микросхемы. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Интегральные микросхемы
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
. Разработка дискретного устройства
.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.
.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:
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 = a1;
x = a2;
y=1; y
= 0
Для кодирования используем число переменных
исходя из соотношения: k£2 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.
1.
Сапожников
В. В. и др. Дискретные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и
связи: Учебник для вузов ж.-д. Транспорта.-М: Транспорт, 1988.-255 с.
2.
Нефёдов
А. В. “Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: справочник”, Т.-3. -
М.: КУбК-А, 1997
3.
Зельдин
Е. А. “Импульсные устройства на микросхемах”
4.
“Цифровые
и аналоговые интегральные микросхемы: справочник”
5.
“Резисторы,
конденсаторы, трансформаторы и коммутирующие устройства: справочник”
6.
В.Л.
Шило, Популярные цифровые микросхемы: Московская радио-библиотека. Москва, Металлургия,
1989 г. - 352 с
7.
С.А.
Бирюков, Цифровые устройства на МОП- интегральных микросхемах: Массовая радио
библиотека. Москва: Радио и связь, 1990г.- 128с.
Похожие работы на - Интегральные микросхемы Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Дипломная Работа На Тему Управление Персоналом В Организации (На Примере Харьковской Таможни)
Реферат: Сутність та зміст контролю
Реферат: Острая внебольничная правосторонняя очаговая пневмония в нижней доле. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая Работа Тактика Допроса Вопросы
Реферат по теме Гуманістичні теорії розвитку культури Е. Фромма і А. Маслоу
Франчайзинг В Беларуси Реферат
Контрольная работа по теме Правовое положение различных категорий населения Древнего Вавилона по законам Хаммурапи
Максимум Слов В Эссе По Английскому Егэ
Эссе На Тему Егэ За И Против
Курсовая работа по теме База данных - Бактериологическая испытательная лаборатория Боханского района
Гигиена Жилища Реферат 7 Класс
Реферат по теме Особливості організації і методики контролю великих платників податку
Практическое задание по теме Особенности устройства антенны
Реферат: Бихевиористская редукция сознания
Сочинение По Рассказу Свеча Горела Майк Гелприн
Басня Собственного Сочинения 5 Класс С Моралью
От мировой схизмы - к экклезиологической ереси
Дипломная работа по теме Внедрение системы '1С:Колледж' в процесс документооборота приемной комиссии
Реферат: Защита информации глобальной сети Internet. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа: Ликвидация и реорганизация предприятий разного рода. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Бухгалтерские счета и двойная запись
Похожие работы на - Вивчення пейзажного жанру на уроках образотворчого мистецтва у початковій школі
Реферат: Aztec Culture Essay Research Paper AZTECSThe Aztecs