Розробка комп'ютерних схем різного призначення: шифратори, дешифратори, мультиплексори, лічильники та регістри. Загальні характеристики електронних цифрових схем по булевих виразах. Розрахунок лічильника та регістрів. Значення логічних сигналів. - Програм…

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Розробка комп'ютерних схем різного призначення: шифратори, дешифратори, мультиплексори, лічильники та регістри. Загальні характеристики електронних цифрових схем по булевих виразах. Розрахунок лічильника та регістрів. Значення логічних сигналів.

Розробка комп'ютерних схем різного призначення: шифратори, дешифратори, мультиплексори, лічильники та регістри. Загальні характеристики електронних цифрових схем по булевих виразах. Розрахунок лічильника та регістрів. Значення логічних сигналів.


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.

Розробка комбінаційних та послідовних схем
Логічні елементи - пристрої, призначені для обробки інформації в цифровій формі (послідовності сигналів високого - «1» і низького - «0» рівнів в двійковій логіці, послідовність «0», «1» і «2» в трійкової логіки, послідовності «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» і «9» в десятковій логіці). Фізично логічні елементи можуть бути виконані механічними, електромеханічними (на електромагнітних реле), електронними (на діодах і транзисторах), пневматичними, гідравлічними, оптичними та інші.
З розвитком електротехніки від механічних логічних елементів перейшли до електромеханічним логічним елементам (на електромагнітних реле), а потім до електронних логічних елементів на електронних лампах, пізніше - на транзисторах. Після доказу в 1946 р. теореми Джона фон Неймана про економічності показових позиційних систем числення стало відомо про переваги двійковой і трійковой систем числення в порівнянні з десятковою системою числення. Від десяткових логічних елементів перейшли до двійкових логічних елементів. Двоичность і троичность дозволяє значно скоротити кількість операцій і елементів, що виконують цю обробку, порівняно з десятковими логічними елементами.
Все можливо логічних функцій і відповідних їм логічних елементів, де x - основа системи числення, n - число входів (аргументів), m - число виходів, тобто нескінченне число логічних елементів.
Всього можливі 2 (2)*1 =2 4 =16 двійкових двухвходовых логічних елементів і 2 двійкових трехвходових логічних елементів (Булева функція). Крім 16 двійкових двухвходових логічних елементів і 256 трьохвходових бінарних логічних елементів можливі 19 683 двухвходових трійкових логічних елементів і 7 625 597 484 987 трьохвходових трійкових логічних елементів.
Тригер (тригерна система) - клас електронних пристроїв, що володіють здатністю тривалий час перебувати в одному з двох стійких станів і чергувати їх під впливом зовнішніх сигналів. Кожен стан трігера легко розпізнаються за значенням вихідної напруги. За характером дії трігери відносяться до імпульсних пристроїв - їх активні елементи (транзистори, лампи) працюють у ключовому режимі, а зміна станів триває дуже короткий час.
Відмінною особливістю тригера як функціонального пристрою є властивість запам'ятовування двійкової інформації. Під пам'яттю тригера мають на увазі здатність залишатися в одному з двох станів і після припинення дії перемикає сигнал. Прийнявши одне з станів за «1», а інше за «0», можна вважати, що трігер зберігає (пам'ятає) один розряд числа, записаного в двійковому коді.
При виготовленні тригерів застосовуються переважно напівпровідникові прилади (зазвичай біполярні та польові транзістори), в минулому - електромагнітні реле, електронні лампи. В даний час логічні схеми, у тому числі з використанням трігерів, створюють в інтегрованих середовищах розробки під різні програмовані логічні інтегральні схеми. Використовуються, в основному, в обчислювальній техніці для організації компонентів обчислювальних систем: регістрів, лічильників, процесорів, оперативної пам'яті.
Динамічний тригер являє собою керований генератор, один з станів якого (одиничне) характеризується наявністю на виході безперервної послідовності імпульсів певної частоти, а інше (нульове) - відсутністю вихідних імпульсів.
До статичних тріггеров відносять пристрої, кожн стан яких характеризується незмінними рівнями вихідної напруги (вихідними потенціалами): високим - близькою до напруги живлення і низьким - близько нуля. Статичні трігери за способом подання вихідної інформації часто називають потенційними.
Статичні (потенційні) трігери, в свою чергу, поділяються на дві нерівні по практичному значенню групи - симетричні і несиметричні тригери. Обидва класу реалізуються на двухкаскадном двухінверторном підсилювачі з позитивним зворотним зв'язком.
Симетричні тригери відрізняє симетрія схеми і за структурою, і за параметрами елементів обох плечей. Для несиметричних тригерів характерна неідентичність параметрів елементів окремих каскадів, а також і зв'язків між ними.
Асинхронний тригер змінює свій стан безпосередньо в момент появи відповідного інформаційного сигналу(ів), з деякою затримкою дорівнює сумі затримок на елементах, що складають даний тригер.
Синхронні тригери реагують на інформаційні сигнали тільки при наявності відповідного сигналу на так званому вході синхронізації З (від англ. clock). Цей вхід також позначають терміном «такт». Такі інформаційні сигнали називають синхронними. Синхронні тригери у свою чергу підрозділяють на трігери із статичним та з динамічним керуванням по входу синхронізації.
Комбінаційні схеми - це схеми, у яких вихідні сигнали Y = (у1, у2,…, ум) у будь-який момент дискретного часу однозначно визначаються сукупністю вхідних сигналів Х = (х1, х2,…, хп), що надходять у той же момент часу t. Реалізується в КС спосіб обробки інформації називається комбінаційним тому, що результат обробки залежить тільки від комбінації вхідних сигналів і формується відразу при надходженні вхідних сигналів. Тому одним з достоїнств комбінаційних схем є їх висока швидкодія. Перетворення інформації однозначно описується логічними функціями виду Y=f(Х).
Логічні функції і відповідні їм комбінаційні схеми поділяють на регулярні і нерегулярні структури. Регулярні структури припускають побудову схеми таким чином, що кожен з її виходів будується за аналогією з попередніми. У нерегулярних структурах така аналогія відсутня.
У практиці проектування ЕОМ накопичений величезний досвід по синтезу різних схем. Багато регулярні структури покладені в основу побудови окремих ІС малої і середньої ступені інтеграції чи окремих функціональних частин ВІС і НВІС. З регулярних комбінаційних схем найбільш поширені дешифратори, шифратори, схеми порівняння, комбінаційні суматори, комутатори та ін.
Розглянемо принципи побудови подібних регулярних структур. Дешифратори (ДШ) - це комбінаційні схеми з п входами і m =2n виходами. Одиничний сигнал, що формується на одному з т виходів, однозначно відповідає комбінації вхідних сигналів. Наприклад, розробка структури ДШ для п=3 згідно з методикою, дозволяє отримати таблицю істинності і логічні залежності.
Шифратор (кодер) призначений для перетворення напруги високого рівня на одному з m входів в паралельний двійковий код, що формується на n виходах. Кількість входів і виходів пов'язані між собою співвідношенням m=2n. Можливі варіанти шифраторів, в яких кодований вхідний сигнал низького рівня, як, наприклад, у шифраторів К155ИВ1, К555ИВ1. Сигнал низького рівня, який кодується, поступає на один з входів X0…X7. На інших входах повинні бути сигнали високого рівня. На виходах Y0…Y2 формується двійковий код, який відповідає тому входові, на якому знаходиться напруга низького рівня. Таким чином, 8_ми різним позиціям напруги низького рівня на входах відповідає 8 різних комбінацій напруг на виходах.
Мікросхема має керуючий вхід (вхід стробу) V. Сигнали на цьому вході дають дозвіл (V=0), або забороняють (V=1) роботу ІМС в режимі кодування. У випадку заборони на всіх виходах встановлюються напруги високого рівня незалежно від сигналів на входах.
Основну свою функцію деякі шифратори реалізують з пріоритетом кодованого сигналу. Наприклад, в шифраторі К155ИВ1 функція пріоритету виконується наступним чином: якщо на його входах з'явиться декілька сигналів низького рівня, то код на виході буде відповідати сигналові низького рівня, що знаходиться на вході зі старшим номером (при комбінаціях вхідних сигналів 11110111, 00000111, 10100111 результат буде один: на виході в усіх випадках буде зформовано код 011, оскільки пріоритетом володіє нульовий сигнал на вході X4). Мікросхеми шифраторів різних серій та їх параметри.
Дешифратор (декодер) виконує операцію перетворення m_елементного паралельного коду на входах в сигнал високого (або низького) рівня на одному з його n виходів. Дешифратор називається повним, якщо кількість виходів рівна кількості можливих наборів вхідних сигналів, тобто n=2m. Неповний дешифратор має меншу кількість виходів, як, наприклад, дешифратор К155ИД1, який при чотирьох входах має тільки десять виходів. Мікросхеми дешифраторів різних серій відрізняються швидкодією, енергоспоживанням, кількістю виходів (повні та неповні), наявністю або відсутністю стробуючого входу. Наприклад, ІМС здвоєного дворозрядного дешифратора низького рівня К155ИД4, К555ИД4 має по два стробуючі входи в кожному дешифраторі, а однойменні інформаційні входи A та B всередині ІМС з'єднані між собою.
Демультиплексор - це логічний пристрій, призначений для перемикання сигналу з одного інформаційного входу на другий з інформаційних виходів. Таким чином, демультиплексор у функціональному відношенні протилежний мультиплексору. На схемах демультиплексоры позначають через DMX або DMS.
У разі ТТЛ логіки для комутації каналів застосовуються логічні елементи «І». У КМОП мікросхемах широко застосовуються ключі на польових транзисторах. Тому в них відсутнє поняття демультиплексора. Інформаційні входи і вихід можна поміняти місцями, в результаті чого мультиплексор може служити в якості демультиплексора.
Якщо між числом виходів і числом адресних входів діє співвідношення n=2m для двійкових демультиплексоров або n=3m для трійкових демультиплексоров, то такий демультиплексор називають повним. Якщо n<2m для двійкових демультиплексоров або n<3m для трійкових демультиплексоров, то демультиплексор називають неповним. Функції демультиплексоров схожі з функціями дешифраторів. Дешифратор можна розглядати як демультиплексор, у якого інформаційний вхід підтримує напругу виходів в активному стані, а адресні входи виконують роль входів дешифратора. Тому в позначенні як дешифраторів, так і демультиплексоров у вітчизняних мікросхемах використовуються однакові літери - ІД.
Мультипле м ксори - відносяться до пристроїв комутування цифрової інформації. Вони здійснюють комутацію одного з декількох інформаційних входів x i  до одного виходу  y . Мультиплексори мають декілька інформаційних входів, адресні входи, вхід дозволу мультиплексування (стробуючий вхід) та один вихід. Кожному з інформаційних входів мультиплексора відповідає номер, який називається адресою, двійкове число якого подається до адресних входів. Число інформаційних входів n інф  і число адресних входів n адр  зв'язані співвідношенням: n інф =2 n адр . Адресний дешифратор D1, двійковий код у десятковий для керування роботою мультиплексора.
В залежності від комбінації стану адресних входів а 1  та а 2  на одному з чотирьох виходів дешифратора з'являється одиничний потенціал, який дає дозвіл на спрацьовування відповідної схеми І (D2…D5). Наприклад, при адресному числі 01, коли а 1 = 1 та а 2 = 0, на виході 1 дешифратора D1 установлюється рівень логічної одиниці, а на всіх останніх - нульовий. Тому логічний елемент D3 має дозвіл на спрацьовування. Якщо при цьому на інформаційному вході x 1  діє логічна одиниця, то на виході D3 установлюється 1, а при x 1 =0 на виході логічного елемента D3 буде теж нульовий потенціал.
Суматор - пристрій, що перетворює інформаційні сигнали (аналогові або цифрові) в сигнал, еквівалентний сумі цих сигналів.
Суматор називається функціональний вузол комп'ютера, призначений для додавання двох н - розрядно слів (чисел). Операція віднімання замінюється додаванням слів в обернений або доповнювальному коді. Операціїмноження та ділення перетворюються на реалізації багаторазове додавання та Зсув. Тому суматор є важливою частиною арифметико - логічного пристрою. Функція суматора позначається літерами SM або У.
Суматори класіфікують за такими ознаками способом додавання - паралельні, послідовні та паралельно - послідовні; кількістю вхідніх клем - напівсуматорі, однорозрядні або багаторозрядні суматори.
Напівсуматори - бінарні (двухоперандні) суматори по модулю з розрядом перенесення, що характеризуються наявністю двох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, і двох виходів: на одному реалізується арифметична сума за модулем в даному розряді, а на іншому - перенесення у наступний (старший розряд);
Повні суматори - тринарні (трьохоперандні) суматори по модулю з розрядом перенесення, що характеризуються наявністю трьох входів, на які подаються однойменні розряди двох чисел, що складаються і перенесення з попереднього (молодшого) розряду, і двома виходами: на одному реалізується арифметична сума за модулем в даному розряді, а на іншому - перенесення у наступний (старший розряд). Такі суматори спочатку орієнтовані тільки на показові позиційні системи числення.
Компаратор (англ. comparator - порівнюючий пристрій) - електронна схема, яка приймає на свої два аналогових входи сигналу і видає логічну «1», якщо сигнал на прямому вході («+») більше, ніж на інверсному вході («-»), і логічний «0», якщо сигнал на прямому вході менше, ніж на інверсному вході.
Одна напруга порівняння двійкового компаратора ділить весь діапазон вхідних напруг на два піддіапазони. Двійковий логічний сигнал (біт) на виході двійкового компаратора вказує, якому з двох піддіапазонів знаходиться вхідна напруга.
Найпростіший компаратор являє собою диференціальний підсилювач. Компаратор відрізняється від лінійного операційного підсилювача (ОУ) пристроєм і вхідного і вихідного каскадів:
Вхідний каскад компаратора повинен витримувати широкий діапазон вхідних напруг між інвертується і неинвертирующим входами, аж до розмаху живлячих напруг, і швидко відновлюватися при зміні знака цієї напруги.
Вихідний каскад компаратора виконується сумісним по логічним рівням і струмів з конкретним типом входів логічних схем (технологій ТТЛ, ЕСЛ і т.п.). Можливі вихідні каскади на одиночному транзисторі з відкритим колектором (сумісність з ТТЛ і КМОП логікою).
Для формування характеристики компаратори часто охоплюють позитивним зворотним зв'язком. Ця міра дозволяє уникнути швидких небажаних перемикань стану виходу, обумовленому шумами у вхідному сигналі, при повільно змінюється вхідному сигналі.
До послідовних схем відносяться різноманітні типи логічних елементів з двома або більше сталими станами і пристрої на їх основі. Функції виходів цих пристроїв визначаються не тільки комбінацією діючих сигналів на вході, але і станом цих виходів до подання вхідних сигналів. До них відносяться триггери, регістри, лічильники, ОЗП і т.д.
Цифровим лічильником імпульсів називають послідовний цифровий вузол, який здійснює рахунок надходять на його вхід імпульсів. Результат рахунку формується лічильником в заданому коді і може зберігатися необхідний час.
Лічильник кількості імпульсів - пристрій, на виході якого виходить двійковий (двійково-десятковий код, який визначається числом надійшли імпульсів. Лічильники можуть будуватися на двоступеневих D_тригерах, T_тригерах і JK_тригерах.
Лічильники будують на Т-тригерах і ТV_тригерах з застосуванням при необхідності логічних елементів в ланцюгах міжрозрядні зв'язків. Кількість тригерів N повинно бути таким, щоб множина внутрішніх станів лічильника 2N було не менше максимального числа імпульсів, яке повинно бути зафіксовано. З приходом чергового лічильного імпульсу змінюється стан лічильника, яке в заданому коді відображає результат рахунку.
Зчитування результату паралельним N_розрядним кодом може бути здійснене після кожного рахункового імпульсу. Якщо кількість лічильних імпульсів не обмежувати, то лічильник буде працювати в режимі поділу їх числа на коефіцієнт (модуль) рахунки Ксч дорівнює 2N. Через кожні 2N імпульсів він буде повертатися в початковий стан і знову рахувати імпульси.
Ця операція називається поділом, а лічильники, які її здійснюють, дільниками.
Якщо необхідний коефіцієнт рахунку не дорівнює 2N застосовують різні способи скорочення числа внутрішніх станів лічильника. Для побудови лічильника можуть застосовувати не тільки тригери з рахунковим входом, але і D_тригери, і JК-тригери двоступеневої структури або з динамічним управлінням.
Лічильники можна класифікувати по ряду ознак. За напрямом рахунки їх ділять на підсумовуючі (з прямим рахунком), вичитающие (із зворотним рахунком) і реверсивні. В підсумовуючих лічильниках з приходом чергового лічильного імпульсу результат збільшується на одиницю, в вичитающих - зменшується на одиницю. Називаються реверсивними лічильники, які можуть працювати як в режимі підсумкового лічильника, так і в режимі вичитающего лічильника.
За способом організації переносу розрізняють лічильники з послідовним, паралельним і комбінованим (паралельно-послідовним) переносом.
Конструктивно цифрові лічильники можуть бути виконані у вигляді сукупності інтегральних мікросхем-тригерів певним чином з'єднаних, і у вигляді однієї мікросхеми підвищеного рівня інтеграції, що містить сформовану на єдиній основі.
Лічильник - пристрій, на виході якого виходить двійковий (двійково-десятковий код, який визначається числом надійшли імпульсів. Лічильники можуть будуватися на двоступеневих D_тригерах, T_тригерах і JK_тригерах.
Основний параметр лічильника - модуль рахунку - максимальне число одиничних сигналів, яке може бути сосчитано лічильником. Лічильники позначають через СТ (від англ. counter).
Регістр (цифрова техніка) - послідовне або паралельне логічне пристрій, що використовується для зберігання n_розрядних двійкових чисел і виконання перетворень над ними.
Регістр процесора - надшвидка пам'ять усередині процесора, призначена для зберігання адрес і проміжних результатів обчислень (регістр загального призначення/регістр даних) або даних, необхідних для роботи самого процесора.
Регістр прапорів (FLAGS) - регістр процесора, біти (прапори) якого відображають стан процесора і властивості результатів попередніх операцій.
Регістр це цифровий вузол, який призначений для запису та зберігання коду. Крім зберігання, деякі види регістрів можуть перетворювати інформацію, наприклад, з послідовної в часі форми подання в паралельну, зсувати записану інформацію на один або декілька розрядів в сторону молодшого або старшого розряду, інвертувати код. У відповідності до призначення розрізняють регістри зберігання.
Важливими характеристиками регістрів є розрядність та швидкодія. Розрядність залежить від кількості розрядів в числі, яке можна записати. Швидкодія характеризується максимальною тактовою частотою, з якою може проводитись запис, зчитування чи зсув інформації.
Регістри зберігання складаються з одноступеневих D - або RS_трігерів. З цією метою можна також застосовувати і JK_трігери, але їх можливості більші, ніж потрібно для регістру зберігання. Варіант чотирьохрозрядного регістра зберігання. ІМС К155ТМ8, яка містить 4 D_трігери з об'єднаними входами установки нуля та синхронізації. Числа в трігери регістра записуються по входах D при сигналі дозволу C=1. Після зміни сигналу на вході C на 0 трігери переходять в режим зберігання. В цей час на входи D можна подати наступне число, яке при C=1 запишеться в регістр. Для обнулення регістра до входу R підводять від'ємний імпульс на час, який потрібний для переведення всіх трігерів. Цей час вказують у довідниках. Поки регістр виконує свої функції, на вході R підтримується напруга високого рівня
Регістри зберігання, які виконані по різних варіантах і подані в серіях ІМС широкою номенклатурою, відрізняються функціональними можливостями, електричними характеристиками, режимами керування. Багато регістрів мають виходи на три стани і відповідне керування ними, спеціальні входи для сигналів керування режимом запису, причому деколи входи керуючих сигналів об'єднані логічним оператором. Ряд серій містить багаторегістрові ІМС.
Задання режиму роботи погромного лічильника. Дослідження базової схеми ТТЛ та побудова тригера. Розрахунок керуючого сигналу на виході позики кінцевого лічильника двох послідовно з'єднаних реверсивних лічильників за 51-тим синхронізуючим сигналом. контрольная работа [1,5 M], добавлен 14.12.2012
Генезис програмувальних логічних інтегральних схем, їх класифікація та архітектура. Призначення системи автоматизованого проектування MAX+PLUS II. Теоретичні відомості про тригери. Програми реалізації тригерів в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II. дипломная работа [1,6 M], добавлен 20.07.2010
Позначення та розрахунок діодів, транзисторів, аналогових, цифрових та змішаних інтегральних схем, індикаторів, перетворюючих та керуючих елементів, приладів, базових, логічних і цифрових компонент бібліотеки елементів програми Electronics Workbench. методичка [1,3 M], добавлен 18.06.2010
Дослідження логічних схем, їх побудови і емуляції роботи в різних програмних засобах, призначених для цього. Electronics Workbench 5 – розробка фірми Interactive Image Technologies, її можливості. Рівні бази Multisim. Ключові особливості Proteus. курсовая работа [2,0 M], добавлен 23.08.2014
Сутність та характерні особливості системного програмування. Історія розвитку комп'ютерних ігор. Створення програми, що реалізує гру "Lines" в середовищі С++ за допомогою автоматного підходу, її правила. Розробка і опис структурної і функціональної схем. курсовая работа [610,4 K], добавлен 12.02.2014
Структура та галузі застосування систем цифрової обробки сигналів. Дискретне перетворення Фур’є. Швидкі алгоритми ортогональних тригонометричних перетворень. Особливості структурної організації пам’яті комп’ютерних систем цифрової обробки сигналів. лекция [924,7 K], добавлен 20.03.2011
Сучасні системи ЦОС будуються на основі процесорів цифрових сигналів (ПЦС). Сигнальними мікропроцесорами (СМП) або процесорами цифрових сигналів є спеціалізовані процесори, призначені для виконання алгоритмів цифрової обробки сигналів у реальному часі. лекция [80,1 K], добавлен 13.04.2008
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



Розробка комп'ютерних схем різного призначення: шифратори, дешифратори, мультиплексори, лічильники та регістри. Загальні характеристики електронних цифрових схем по булевих виразах. Розрахунок лічильника та регістрів. Значення логічних сигналів. курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Сочинение По Рассказу Гроза Островский
Курсовая работа: Статус судьи в Российской Федерации. Порядок приостановления и прекращения полномочий судьи
Сочинение Мой Город Магнитогорск
Реферат: Определение сознания
Реферат по теме Буддийская мораль
Реферат: Dangerous Drivers Essay Research Paper Dangerous DriversGeneral
Дипломная работа по теме Комплект одежды, состоящий из плащ брюк из джинсовой ткани
Структура Эссе Общество Егэ
Курсовая работа: Соучастие. Скачать бесплатно и без регистрации
Что Дает Человеку Доверие К Нему Сочинение
Скачать Реферат Имиджелогия
Курсовая работа: Порядок оформления приобретения наследства. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: The Estates General Essay Research Paper The
Реферат На Тему История Российской Биржи Xviiiв.
Жизненный Цикл Информационной Системы Реферат
Дипломная работа по теме Учет расчетов с внебюджетными фондами
Топик На Тему Топики По Английскому Языку
Контрольная работа: Коммерческая логистика
Реферат по теме Обеспечение жилыми помещениями граждан, дома которых подлежат сносу в связи с изъятием земельных участков
Дипломная работа по теме Причинение вреда при задержании лиц, совершивших преступление
Особливості використання емфатичних конструкцій на матеріалі американської публіцистичної прози - Иностранные языки и языкознание курсовая работа
Оптовые и розничные торговли - Маркетинг, реклама и торговля презентация
Методы отбора нововведений в инновационном менеджменте - Менеджмент и трудовые отношения контрольная работа