Синтез цифрового автомата

Размещено на http://www.allbest.ru/

КОЛЛЕДЖ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ

Московского технического университета связи и информатики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Вычислительная техника»

на тему: «Синтез цифрового автомата»

Москва 2012г



КОЛЛЕДЖ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Московского технического университета связи и информатики

Цикловая комиссия _______ Вычислительная техника ______________

По дисциплине __________ Вычислительная техника _______________

Задание на курсовую работу студенту

Фамилия _____________________________________________________

Имя__________________________________________________________

Отчество _____________________________________________________

Отделение, группа _____________________________________________

Руководитель курсовой работы Башкатова Л.А. ____________________

Тема курсовой работы Синтез цифрового автомата

Вариант 5

Основные вопросы, подлежащие разработке:

1. Теоретические основы построения цифрового автомата.

2. Определение состояний ЦА по алгоритму функционирования.

3. Построение Графа. Составление таблиц работы комбинированного узла, определение логических выражений.

4. Построение схемы МПА в выбранном базисе, исследование работы на переходе.

Графическая часть Схема цифрового автомата

цифровой автомат микросхема базис

№	Выполнение работы и мероприятие	Срок выполнения	Дата консультации	Отметка о выполнении и подпись руководителя
1	Выдача задания на курсовую работу
2	Подбор литературы
3	Написание теоретической части работы
4	Разработка практической части задания
5	Оформление курсовой работы
6	Представление курсовой работы преподавателю на проверку

Дата защиты курсовой работы

Оценка курсовой работы

Подпись руководителя

КОЛЛЕДЖ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

Московского технического университета связи и информатики

Студент______________________________________________________

Отделение________________группаМ-31 курс3

Дисциплина Вычислительная техника__________________

Тема работы Синтез цифрового автомата

Дата представления на проверку «___»__ Декабря 2012г.

Преподаватель Башкатова Л.А.

Отзыв

Задание

В курсовой работе необходимо построить схему цифрового автомата по алгоритму функционирования, вариант 5.

Комбинационную часть построить на логических элементах базиса И-Не.

Использовать микросхемы серии К555.

Для построения блока памяти использовать JK триггеры тип микросхемы К555ТВ6.

Для преобразования информации с выходов триггеров в состояния А цифрового автомата использовать дешифратор типа 4Х10 тип микросхемы 555ИД6.

Для разработки цифрового автомата использовать принцип построения автомата Мили.



Содержание

Введение

1. Принцип построения процессорных устройств

2. Принцип разработки цифровых автоматов

3. Разработка цифрового автомата по алгоритму функционирования

3.1 Определение состояний управляющего устройства

3.2 Построение графа функционирования управляющего устройства

3.3 Построение таблицы функционирования цифрового автомата

3.4 Составление и преобразование логических выражений

4. Выбор микросхем по заданному базису, учет их, расчет мощности

5. Исследование работы цифрового автомата на переходе

Заключение

Список литературы



Введение

Современный человек в большинстве сферах своей жизнедеятельности не обходится без помощи ЭВМ. В наше время каждый может собрать на своем рабочем столе мощный вычислительный центр, нужной ему конфигурации. Рассмотрим историю создания и развития ЭВМ, начиная с создания механических устройств и заканчивая современными многоядерными компьютерами.

Предшественниками электронных вычислительных машин (ЭВМ) были их механические предки - устройства для сложения и вычитания чисел. Первой машиной, облегчающей процесс складывания и вычитания чисел, была счетная машина немецкого ученого и астронома Вильгельма Шиккарда, созданная им в 1635 году. В 1642 году знаменитый французский ученый и философ Блез Паскаль создал арифмометр, способный производить четыре основных арифметических действия. Основой его устройства было зубчатое колесо. В 1671 году немецкий математик Густав Лейбниц создал арифмометр, также на основе зубчатого колеса, выполняющий четыре арифметических действия.

Упустим дальнейшее совершенствование механических устройств, и перейдем непосредственно к истории ЭВМ. С созданием электродной вакуумной лампой в 1906 году представилась возможность делать электрические счетные машины. Однако об изобретении американского изобретателя Ли де Фореста вспомнили только в 1946 году, когда в университете города Пенсильвания была создана первая ЭВМ, названная ENIAC. Она содержала 18 тыс. вакуумных ламп, занимала площадь около 200 квадратных метров и весила около 30 тонн. Она стала прорывом в области электронных вычислений, хотя и оперировала десятичными вычислениями, также как и ее механические предшественники. Но все же она стала первым кирпичиком в фундаменте истории ЭВМ.

Имевший непосредственное отношение к созданию ENIAC венгерско-американский математик Джон фон Нейман предложил записывать программу вычислений и их данные в память машины, чтобы была возможность ее модифицировать в процессе работы. На основе этого принципа в 1951 году была создана принципиально новая ЭВМ EDVAC. Она уже функционировала на основе двоичного принципа исчислений, использовала оперативную память на основе ультразвуковых линий задержки. Новая память могла хранить 1024 слова, каждое из которых состояло из 44 двоичных разрядов. EDVAC значительно подняла планку возможностей тандема человек-ЭВМ. Отрасль электронных вычислительных машин стала развиваться очень стремительно и динамично. Тем более, что в 1947 году был изобретен транзистор, заменивший в последствии громоздкую и неэкономичную вакуумную лампу.

Переход на транзисторную технологию положил начало миниатюризации ЭВМ. Стали появляться портативные аналоги, работающие от независимых элементов питания - батареек и аккумуляторов. В 1959 году инженеры Texas Instruments разместили несколько транзисторов на одной подложке и соединили их без помощи проволоки. Так появилась первая интегральная микросхема. В 1969 году фирма Intel выпустила интегральную схему с памятью в 1 Кбит. Первым микропроцессором для современной ЭВМ стал четырех битовый Intel 4004, созданный компанией в 1971 году. Уже через год появился его приемник - восьмибитовый Intel 8008. Прорывом в создании ЭВМ стал выпуск в 1973 году процессора Intel 8080. Он работал в десять раз быстрее 8008 и мог адресовать 64 Кбит памяти. Именно 8080 использовался для создания персонального компьютера Альтаир, на котором знаменитый Бил Гейтс написал один из первых интерпретаторов программного языка BASIC.

В 1976 году Intel разработала 16-разрядный процессор 8086, использующий 1 Мбайт оперативной памяти. Он стал первым в целой линейке процессоров для персональных ЭВМ, довольно быстро сменявших друг друга. В 1982 году был создан Intel 80286. В 1985 на его место пришел 80386. В новом процессоре впервые была осуществлена параллельная обработка данных. Вся история ЭВМ демонстрирует стремление человека достигать все больших возможностей в своем развитии, прибегая к помощи электронных устройств.

цифровой автомат



1. Принцип построения процессорных устройств

Обработка информации может осуществляться двумя методами: аналоговым, при котором участвующие в обработке величины представляются в аналоговой форме (обычно уровнями напряжения или тока), или цифровым, при котором величины представляются в цифровой форме, и сама обработка сводится к последовательности действий (операций) над числами.

В зависимости от используемого метода обработки различают два типа аппаратуры: аналоговая, в которой используется аналоговый метод обработки, и цифровая, в которой применяется цифровой метод обработки. В цифровой аппаратуре основным устройством, в котором непосредственно выполняется обработка, является процессорное устройство.

Процессорное устройство (как и всякое сложное цифровое устройство) синтезируется в виде соединения двух устройств: операционного и управляющего (рис. 1).

Операционное устройство - устройство, в котором выполняются операции. Оно включает в себя регистры, сумматор, каналы передачи информации, мультиплексоры для коммутации каналов, шифраторы, дешифраторы и т.д. Управляющее устройство координирует действия двух узлов операционного устройства; оно вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах операционного устройства выполняются требуемые действия.



Рис. 1 Структура процессорного устройства

Процесс функционирования операционного устройства распадается на определенную последовательность элементарных действий в его узлах. Перечень таких элементарных действий включает в себя:

1. установку регистра в некоторое состояние (например, запись в регистре числа 0, обозначаемую R₁<0);

2. инвертирование содержимого разрядов регистра (например,

если регистр R₂ содержал число 101101, то после инвертирования его содержимое будет 010010, такое действие обозначают R₂<₂));

3. пересылку содержимого одного узла в другой узел (например, пересылку содержимого регистра R₁ в регистр R₂, обозначаемую R₂<( R₁));

4. сдвиг содержимого узла влево, вправо (например, сдвиг на один разряд влево содержимого регистра R₁, обозначаемый R₁<С_дв Л (R₁));

5. счет, при котором число в счетчике возрастает или убывает на единицу (С_ч<(С_ч)±1);

6. сложение (например, R₂<(R₂)+( R₁));

7 сравнение на равенство содержимого регистра с некоторым числом, результат сравнения лог. 1 в случае выполнения равенства или лог. 0 в случае невыполнения равенства;

8 некоторые логические действия (поразрядная дизъюнкция, конъюнкция и т.д.).

Каждое такое действие, выполняемое в одном из узлов операционного устройства в течение одного тактового периода, называется микрооперацией.

В определенные тактовые периоды одновременно могут выполняться несколько микроопераций, например R₂<0; С_ч<(С_ч)+1. Такая совокупность одновременно выполняемых операций называется микрокомандой, а весь набор микрокоманд, предназначены для решения определенной задачи, Ї микропрограммой.

Таким образом, если в операционном устройстве предусматривается возможность исполнения n различных микроопераций, то из управляющего устройства выходят n управляющих цепей, каждая из которых соответствует определенной микрооперации. И если в операционном устройстве необходимо выполнять некоторую микрооперацию, то достаточно из управляющего устройство по определенной управляющей цепи подать сигнал (например, уровень лог. 1).

Вследствие того, что управляющее устройство определяет микропрограмму, т.е. какие и в какой временной последовательности должны выполняться микрооперации, оно получило название микропрограммный автомат.

Формирование управляющих сигналов y₁, …, y_n (рис. 2) для выполнения определенных микрокоманд может зависеть от состояния узлов операционного устройства, определяемого сигналами x₁, …, x_s, которые передаются по определенным цепям с соответствующих выходов операционного устройства. Управляющие сигналы y₁, …, y_n могут зависеть также от внешних сигналов x_s+1, …, x_L.

Для уменьшения числа управляющих цепей, выходящих из управляющего устройства, в тех случаях, когда последнее конструктивно выполняется отдельно от операционного устройства, микрокоманды определенным образом кодируются. При этом операционное устройство формирует управляющие сигналы с помощью преобразователя кодов, преобразующего поступающую из управляющего устройства кодовую комбинацию микрокоманды в управляющие сигналы.



2. Принцип разработки цифровых автоматов

Существует два принципиально различных подхода в проектировании микропрограммного автомата (управляющего устройства): использование принципа схемной логики или принципа программируемой логики.

В первом случае, т.е. при использовании принципа схемной логики, в процессе проектирования подбирается некоторый набор цифровых микросхем (обычно малой и средней интеграции) и определяется такая схема соединения их выводов, которая обеспечивает требуемое функционирование (т.е. функционирование процессорного устройства определяется тем, какие выбраны микросхемы и по какой схеме выполнено соединение их выводов).

Устройства, построенные по такому принципу, способны обеспечить наивысшее быстродействие при заданном типе технологии элементов. Недостаток этого принципа построения процессорных устройств состоит в трудности использования последних достижений микроэлектроники - интегральных микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции (БИС и СБИС). Это связано с тем, что для разных процессорных устройств потребуются различные БИС. Такие БИС окажутся узкоспециализированными. Число типов БИС будет большим, а потребность в каждом типе БИС окажется низкой. Это приведет к экономической нецелесообразности выпуска их промышленность.

Принцип программируемой логики предполагает построение с использованием одной или нескольких БИС некоторого универсального устройства, требуемое функционирование (т.е. специализация) которого обеспечивается заключением в память устройства определенной программы (или микропрограммы). В зависимости от введенной программы такое универсальное устройство способно выполнить самые разнообразные функции. Число типов БИС в этом случае оказывается небольшим, а потребность в БИС каждого типа высокой. Это обеспечивает целесообразность их выпуска промышленностью. Набор типов БИС, обеспечивающих построение таких универсальных устройств, образует микропроцессорный комплект (МПК). Устройство, реализуемые на МПК, - микропроцессорные устройства (МПУ).

Цифровые автоматы - это логические устройства, в которых помимо логических элементов имеются элементы памяти. Значение выходных сигналов такого устройства зависит не только от аргументов на выходе в данный момент времени, но от предыдущего состояния автомата, которое фиксируется элементами памяти. В качестве элементов памяти могут использоваться триггеры. Каждое внутреннее состояние цифрового автомата определяется исходным состоянием триггеров и последовательностью входных сигналов, действующих на входе в данный момент времени, поэтому такие устройства называются последовательностными схемами. К последовательностным схемам можно отнести: триггеры, счетчики, регистры. В общем случае структурная схема цифрового автомата может быть представлена в виде набора трех узлов: комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования сигналов управления триггерами и, собственно, памяти.

На вход комбинационной схемы управления триггерами поступают комбинации входных сигналов x₁, x₂, …, x_K, комбинации сигналов, отражающих состояние элементов памяти Q₁, Q₂, …, Q_m. С учетом этих множеств комбинационная схема формирует серии сигналов, управляющих состоянием триггеров. Кодовые комбинации состояния триггеров образуют внутренние состояния цифрового автомата, которые принято обозначать буквой a.

Комбинационная схема формирования выходных сигналов создает сигналы y₁, y₂, …, y_P, которые могут использоваться для управления некоторыми узлами, для активизации процессов в других схемах. Эти сигналы могут зависеть только от внутренних состояний: в этом случае устройство принято называть автоматом Мура. А если выходные сигналы зависят и от входных сигналов x₁, x₂, …, x_K, то - автоматом Мили.

Таким образом, для задания цифрового автомата необходимы три множества:

Ї множество входных сигналов: x₁, x₂, …, x_K;

Ї множество выходных сигналов: y₁, y₂, …, y_P;

Ї множество внутренних состояний: a₁, a₂, …, a_Z.

На указанных трех множествах задают две функции: функцию переходов и функцию выходов. Для автомата Мили эти функции имеют вид:

a_(t+1) = f_{(a(t), x(t))}

y_(t) = _{(a(t), x(t))};

где a_(t+1) - новое состояние цифрового автомата;

a_(t) - предыдущее состояние автомата;

y_(t) - выходные сигналы текущего времени;

x_(t) - сигналы на выходе в данный момент времени.

В курсовом проекте разрабатывается автомат Мили.

Рис. 2. Управляющее устройство со схемной логикой

Управляющее устройство содержит два основных блока:

Устройство памяти - для хранения двоичного числа, определяющего номер (код) состояния цифрового автомата, а также комбинационное устройство, формирующее выходные сигналы Y и сигналы J,K управления триггерами памяти.



3. Разработка цифрового автомата по алгоритму функционирования

Задан алгоритм функционирования цифрового автомата.

В алгоритме блок РЕШЕНИЕ указывает, какой выходной сигнал (признак) определяет условие перехода, блок ПРОЦЕСС - какие выходные сигналы при данном переходе должен сформировать автомат:

Рис. 4. Определение состояний МПА



Рис. 3. Алгоритм функционирования цифрового автомата

3.1 Определение состояний управляющего устройства

После каждого перехода на алгоритме функционирования ЦА фиксируется состояние цифрового автомата. Исходное состояние цифрового автомата выбрано как состояние a0, т.е. состояние «пуск» и «останов» на алгоритме функционирования обозначаются как a0. Каждое следующее состояние цифрового автомата отмечается на алгоритме после символа «процесс».

По алгоритму функционирования определено, что ЦА будет иметь 5 входов x: x₁, x₂, x₃, x₄, x_5, x₆; а также должен формировать семи разрядный код управления: y₁, y₂, y₃, y₄, y₅, y₆, y₇.

3.2 Построение графа функционирования управляющего устройства

Граф используется для математического моделирования разнообразных систем: электрических схем, вычислительных сетей и др.

По алгоритму функционирования составлен граф переходов автомата.

Графом называется непустое конечное множество узлов (вершин) вместе с множеством дуг (ветвей), соединяющих пары различных узлов. Если каждой дуге приписано направление, то граф называется ориентированным. Если напряжения не указаны, то граф называется неориентированным.

Вершинам будут соответствовать внутренние состояния A, определенным по алгоритму, а дуги логическим связям между ними.

Направление стрелки указывает предыдущее и следующее состояние A, над стрелкой указывает внешнее событие, ставшее причиной перехода (Х),

Если Х = 0, то над стрелкой указывают Х с инверсией.

Если Х = 1, то - Х без инверсии.

Если Х отсутствует - ставят прочерк (-).

Буквами Y1 и Y2….. указывают сигналы Y, которые должны быть равны 1, при данном переходе.

Если все значения Y равны 0, то ставят прочерк.



Рис. 5. Граф переходов автомата

3.3 Построение таблицы функционирования цифрового автомата

По алгоритму функционирования определено, что цифровое устройство будет иметь 11 внутренних состояний a: a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10. Каждое из этих состояний необходимо закодировать n-разрядными двоичными числами, для указанного количества состояний использован 4-разрядный код 8-4-2-1 (табл. 1). Следовательно, память цифрового автомата представляет собой 4-разрядный параллельный регистр, т.е. содержит 4 триггера по одному на каждый разряд числа.

Таблица 1. Кодирование состояний микропроцессорного автомата.

Состояние автомата	Состояние JK - триггеров
	Q4	Q3	Q2	Q1
A0	0	0	0	0
A1	0	0	0	1
A2	0	0	1	0
A3	0	0	1	1
A4	0	1	0	0
A5	0	1	0	1
A6	0	1	1	0
A7	0	1	1	1
A8	1	0	0	0
A9	1	0	0	1
A10	1	0	1	0

По заданию на курсовую работу используем синхронные JK - триггеры, работа которых представлена в табл. 2, а управление переходами триггеров из одного состояний в другое представлено в таблице 3.

Таблица 2. Таблица работы JK - триггера.

J	K	Q	Режим
0	0	Q0	Хранение
0	1	0	Запись 0
1	0	1	Запись 1
1	1	0	Счетный

Q₀ - предыдущее состояние;

₀ - инверсия от предыдущего состояния.

Таблица 3. Таблица переходов JK - триггера.

Переход	J	K
0>0	0	Ї
0>1	1	Ї
1>0	Ї	1
1>1	Ї	0

«Ї» - любое значение сигналов J и K.

Таблица 4. Таблица функционирования комбинационного узла.

Состояние автомата	Условие перехода	Сигналы управления триггерами	Выходные сигналы
Исходное	Новое
A	Q4	Q3	Q2	Q1	A	Q4	Q3	Q2	Q1	X1	X2	X3	X4	X5	J4	K4	J3	K3	J2	K2	J1	K1	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
A0	0	0	0	0	A1	0	0	0	1	*	*	*	*	*	0	*	0	*	0	*	1	*	0	0	1	0	0	1	1
A1	0	0	0	1	A0	0	0	0	0	1	*	*	*	*	0	*	0	*	0	*	*	1	0	0	0	0	0	0	0
А1	0	0	0	1	А2	0	0	1	0	0	*	*	*	*	0	*	0	*	1	*	*	1	1	0	0	1	0	1	0
А2	0	0	1	0	А3	0	0	1	1	*	*	*	*	*	0	*	0	*	*	0	1	*	0	1	0	0	0	1	1
А3	0	0	1	1	А4	0	1	0	0	*	*	*	*	*	0	*	1	*	*	1	*	1	0	0	0	0	0	0	0
А4	0	1	0	0	A5	0	1	0	1	*	*	*	*	*	0	*	*	0	0	*	1	*	0	0	0	0	1	1	0
А5	0	1	0	1	А10	1	0	1	0	*	*	*	*	1	1	*	*	1	1	*	*	1	1	1	0	0	1	0	0
А10	1	0	1	0	А9	1	0	0	1	*	*	*	*	*	*	0	0	*	*	1	1	*	1	0	1	1	0	0	0
А9	1	0	0	1	А4	0	1	0	0	*	*	*	*	*	*	1	1	*	0	*	*	1	0	1	0	0	1	0	0
А3	0	0	1	1	А6	0	1	1	0	*	*	*	*	*	0	*	1	*	*	0	*	1	0	0	1	0	0	0	0
А5	0	1	0	1	А6	0	1	1	0	*	*	*	*	*	0	*	*	0	1	*	*	1	0	0	0	0	0	0	0
А6	0	1	1	0	А7	0	1	1	1	*	*	*	*	*	0	*	*	0	*	0	1	*	0	0	0	0	0	1	0
А7	0	1	1	1	А8	1	0	0	0	*	*	*	*	*	1	*	*	1	*	1	*	1	0	1	1	0	0	0	1
А8	1	0	0	0	А1	0	0	0	1	*	1	1	*	*	*	1	0	*	0	*	1	*	0	1	1	0	0	1	1
А8	1	0	0	0	А10	1	0	1	0	*	0	1	*	*	*	0	0	*	1	*	0	*	0	0	0	0	0	0	0
А8	1	0	0	0	А7	0	1	1	1	*	*	0	*	*	*	1	1	*	1	*	0	*	1	1	0	1	0	0	0

3.4 Составление и преобразование логических выражений

По таблице функционирования комбинационного узла цифрового автомата составляются аналитические выражения в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) для выходных сигналов Y₁-Y₇ и для входных сигналов триггеров J, K: J₄, K₄, J₃, K₃, J₂, K₂, J₁, K₁.

СДНФ функции столько раз содержит конъюнкцию сколько раз она равна 1, если аргумент равен 0, то он записывается с инверсией, если аргумент равен 1, то без инверсии. Между отдельными выражениями ставится знак дизъюнкция.

Аналитические выражения в базисе И, ИЛИ, НЕ:

Y₁ =

Y₂ =

Y₃ =

Y₄ =

Y₅ =

Y₆ =

Y₇ =

J₄ =

K₄ =

J₃ =

K₃ =

J₂ =

K₂ =

J₁ =

K₁ =

ДЛЯ АВТОМАТА МИЛИ АРГУМЕНТАМИ ЯВЛЯЮТСЯ исходные состояния A и признаки X. Значения аналитических выражений для выходных сигналов Y и сигналов управления состоянием триггеров представлены в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Анализируя логические элементы заданной серии 555 можно сделать вывод, что строить комбинационный узел по аналитическим выражениям, записанным в базисе И, ИЛИ, НЕ не рационально, так как логические элементы, выполняющие операции конъюнкции и дизъюнкции имеют только по два входа. Более оптимальным является вариант построения комбинационного узла цифрового автомата с использованием элементов И-НЕ, так как в заданном базисе представлены элементы Шеффера, имеющие по два входа, по три, по четыре, по восемь входов.

Преобразование аналитических выражений из базиса И, ИЛИ, НЕ в базис И-НЕ осуществляется с использованием ЗАКОНА ДВОЙНОГО ОТРИЦАНИЯ и формулы ДЕ Моргана.

Аналитические выражения базиса И-НЕ:

Y₁ =

Y₂ =

Y₃ =

Y₄ =

Y₅ =

Y₆ =

Y₇ =

J₄ =

K₄ =

J₃ =

K₃ =

J₂ =

K₂ =

J₁ =

K₁ =



4. Выбор микросхем по заданному базису, учет их, расчет мощности

Для построения схемы микропроцессорного автомата выбраны микросхемы серии 555, имеющие технологию изготовления ТТЛШ.

Основные параметры:

Напряжение источника питания U_ист = +5В

Уровень логической 1 U = 2,7В

Уровень логического 0 U = 0,5В

Ї Дешифратор необходим в схеме для преобразования кодовой комбинации, состояние триггеров в одиночный управляющий сигнал A, соответствующий состоянию цифрового автомата.

Ї Микросхемы логических элементов, их тип и количество определяются функциями, и используются для построения комбинационной части схемы МПА.

К555ЛА3 - четыре логических элемента 2И-НЕ;

К555ЛА4 - три логических элемента 3И-НЕ;

К555ЛА1 - два логических элемента 4И-НЕ;

К555ЛА2 - один логический элемент 8И-НЕ.

Если количество входов ЛЭ равно 5; 6 или 7, то используется МКС К555ЛА2 на 8 входов. Свободные входы или подключаются к задействованным входам, или на них подается логическая “1”.

Ї Микросхемы триггеров используются для построения четырехразрядного параллельного регистра памяти МПА.

Таблица 5. Таблица учета микросхем.

№ п/п	Обозначение на схеме	Тип МКС	Кол-во элементов	Кол-во МКС	Выполняемая функция
1	DD1	К555ИД6	1	1	DC 4Ч10
2	DD -DD	К555ЛА3
3	DD -DD	К555ЛА4
4	DD -DD	К555ЛА1
5	DD -DD	К555ЛА2
6	DD -DD	К555ТВ6	4	2	2JK(синхронных) триггера

Электрические параметры всех выбранных микросхем представлены в таблице 6.

Напряжение питания всех микросхем U_и.п. = 5В.

Таблица 6. Таблица электрических параметров микросхем.

Тип микросхемы	U0, В	U1, В	I0пот, мА	I1пот, мА	Iпот, мА	Pпот, мВт	Кол-во МКС	Pпот общ, мВт
К555ИД6	0,5	2,5	-	-	13	65	1	65
К555ЛА3	0,5	2,7	4,4	1,6	3	15
К555ЛА4	0,5	2,7	3,3	1,2	2,25	11,25
К555ЛА1	0,5	2,7	2,2	0,8	1,5	7,5
К555ЛА2	0,5	2,7	1,1	0,5	0,8	4
К555ТВ6	0,5	2,7	-	-	8	40	2	80
Итог потребляемая мощность ЦА	мВт

P_пот = I_пот *U_и.п. ;



5. Исследование работы цифрового автомата на переходе

Для исследования работы схемы цифрового автомата выбран переход из состояния a в состояние a , который происходит при участии признака x = . Состояние a соответствует следующим значениям состояний триггера: Q₄ = ;Q₃ = ; Q₂ = ; Q₁ = . Эти уровни с выходов триггера подаются 8 4 2 1 дешифратора, и на выходе DC формируется логический “0”, на всех остальных “1”. Следующее состояние ЦА a соответствует следующим значениям триггера: Q₄ = ; Q₃ = ; Q₂ = ; Q₁ = . При этом переходе a a на выходе ЦА должны быть сформированы следующие значения сигналов y = y = y = и y = y = y = y = .

Для исследования работы в схеме проставлены уровни соответствующие исходному состоянию a на выходах регистра памяти, на входах дешифратора указаны состоянияa и на выходах DC , а также значение x, определенного для данного перехода. Указываем уровни на всех элементах комбинационной схемы. Если все значения сигналов y, а также новое состояние триггеров регистра памяти соответствует заданному алгоритму, то схема разработана, верно.



Заключение

В курсовом проекте была разработана схема управляющего устройство, принцип работы которого был определен алгоритмом функционирования. Схема цифрового автомата построена с использованием микросхем серии К555, имеющей достаточно высокое быстродействие за счет использования микросхемах эффекта Шотки. Частота переключения F = 30-35 МГц. Комбинационный узел построен на логических элементах базиса И-НЕ.

Функционирование схемы ЦА было проверено для одного из переходов указанного алгоритмом. Проверка показала, что полученная схема функционирует с заданным алгоритмом. Общее количество микросхем - , потребляемая мощность - мВт.

Работа схемы цифрового автомата было проверена по одному выбранному переходу. Работа схемы соответствует принципу функционирования заданного алгоритма.



Список литературы

1. Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы - Москва. «Радио и связь», 1987.

2. Богданович М.И. и др. Цифровые интегральные микросхемы, Справочник МИНСК, Беларусь, 1996.

3. Методическое пособие.

Размещено на Allbest.ru

...