Главная Коллекция "Revolution" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Реализация синхронного автомата на интегральных микросхемах

Реализация синхронного автомата на интегральных микросхемах

Проектирование вычитающего двоичного счетчика с коэффициентом пересчета Ксч=8. Разработка функциональной схемы счетчика и составление логических выражений. Минимизация логических функций с помощью карт Карно. Практическая реализация схем в программе EWB.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 01.02.2014
Размер файла 303,9 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ АВТОМАТИКИ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ

КАФЕДРА Автоматизированные и вычислительные системы

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине "Схемотехника ЭВМ"

ТЕМА: «Реализация синхронного автомата на интегральных микросхемах»

Разработала студентка Манузина Н.Э.

ВОРОНЕЖ 2013

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
  • 2 СОСТАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ВЫРАЖЕНИЙ
  • 3 МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ КАРТ КАРНО
  • 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ В ПРОГРАММЕ EWB
  • СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Поставлена задача спроектировать вычитающий двоичный счетчик с коэффициентом пересчета Ксч = 8. Для фиксации восьми состояний счетчика возьмем четыре тактируемых по положительному фронту D-триггера, объединенные входы синхронизации, которых будем использовать как счетный вход счетчика (рис. 1).

Будем характеризовать состояние счетчика N четырехзначным двоичным словом Q4Q3Q2Q1 (N должно циклически меняться от 7 до 0)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 Функциональная схема счетчика

Каждый импульс генератора G переписывает на выходы триггеров Q1, Q2, Q3 и Q4 информацию с входов D1, D2, D3 , D4. Поэтому дальнейший синтез счетчика сводиться к построению комбинационной схемы (логики переходов), формирующей из выходных сигналов Q уровни сигналов D на информационных входах триггеров, необходимые для перехода в следующее состояние.

2 СОСТАВЛЕНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ВЫРАЖЕНИЙ

Составим таблицу переходов (табл. 1).

Таблица 1

№

Q1

Q2

Q3

Q4

След. №

D1

D2

D3

D4

0

0

0

0

0

8

1

0

0

0

8

1

0

0

0

10

1

0

1

0

10

1

0

1

0

7

0

1

1

1

7

0

1

1

1

2

0

0

1

0

2

0

0

1

0

6

0

1

1

0

6

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

4

0

1

0

0

4

0

1

0

0

0

0

0

0

0

Запишем логические выражения для сигналов D1, D2, D3 , D4 в ДНФ (дизъюнктивной нормальной форме):

D1 = Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4

D2 = Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4

D3 = Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4

D4 = Q1 Q2 Q3 Q4 + Q1 Q2 Q3 Q4

3 МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ КАРТ КАРНО

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

1

0

*

1

01

0

*

*

*

11

*

0

*

*

10

0

0

*

0

Рис. 2 Карта Карно для функции D1

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

*

0

01

1

*

*

*

11

*

0

*

*

10

1

0

*

1

Рис. 3 Карта Карно для функции D2

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

*

1

01

0

*

*

*

11

*

1

*

*

10

1

0

*

1

Рис. 4 Карта Карно для функции D3

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

*

0

01

0

*

*

0*

11

*

0

*

*

10

0

1

*

1

Рис. 5 Карта Карно для функции D4

Заменим неизвестные состояния в картах Карно следующим образом и минимизируем логические функции (рис. 6 - рис. 9).

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

1

0

0*

1

01

0

0*

0*

0*

11

0*

0

0*

0*

10

0

0

0*

0

Рис. 6 Карта Карно для функции D1

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

0*

0

01

1

1*

1*

1*

11

1*

0

0*

1*

10

1

0

0*

1

Рис. 7 Карта Карно для функции D2

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

0*

1

01

0

0*

0*

1*

11

1*

1

1*

1*

10

1

0

0*

1

Рис. 8 Карта Карно для функции D3

D1

Q1Q2

00

01

11

10

Q3Q4

00

0

0

0*

0

01

0

0*

0*

0*

11

0*

0

1*

1*

10

0

1

1*

1

Рис. 9 Карта Карно для функции D4

После минимизации получим следующие логические выражения для сигналов D1, D2, D3 , D4.

D1 = Q2 · Q3 · Q4

D2 = Q3 · Q4 + Q2 · Q3

D3 = Q1 · Q2 + Q3 · Q4 + Q2 · Q3

D4 = Q1 · Q3 + Q2 · Q3 · Q4

Для реализации данных логических выражений потребуются:

· элемент «2И» - 6 шт;

· элемент «3И» - 2 шт;

· элемент «2ИЛИ» - 2 шт;

· элемент «3ИЛИ» - 1 шт;

Для реализации данных логических выражений потребуется 5 микросхем 155 серии.

Для уменьшения номенклатуры элементов до одного типа и упрощения проектирования устройства переведем логические выражения в базис «И-НЕ». Кроме того, наличие в этих элементах инвертора (усилителя) повышает нагрузочную способность элемента (усиливает сигнал).

Получим следующие логические выражения для сигналов D1, D2, D3, D4.

D1 = Q2 · Q3 · Q4

D2 = Q3 · Q4 + Q2 · Q3 = Q3 · Q4 · Q2 · Q3

D3 = Q1 · Q2 + Q3 · Q4 + Q2 · Q3 = Q1 · Q2 · Q3 · Q4 · Q2 · Q3

D4 = Q1 · Q3 + Q2 · Q3 · Q4 = Q1 · Q3 · Q2 · Q3 · Q4

Для реализации данных логических выражений потребуются с учетом дублирующего элемента (Q2 · Q3):

· элемент «2И-НЕ» -8 шт;

· элемент «3И-НЕ» - 3 шт;

Итого, для реализации данных логических выражений на микросхемах 155 серии потребуются:

· К155ЛА3 - 2 шт;

· К155ЛА4 - 1 шт;

· К155ТМ8 - 1 шт (для триггеров).

Итого: 4 микросхемы 155 серии.

логический счетчик интегральный микросхема

4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ В ПРОГАРММЕ EWB

С учетом минимизации построена две схемы: схема с использованием простых логических элементов (рис. 10) и схема с использованием микросхем 155 серии (рис. 11). Счетные импульсы снимаются с выхода тактового генератора. Индикация состояний счетчика производится с помощью элемента, выполняющего функцию преобразования четырехразрядного двоичного числа в его шестнадцатеричный эквивалент на семисегментном индикаторе. Удобно выбирать частоту генератора = 1 Гц.

Рис. 10 Функциональная схема счетчика, реализованная на логических элементах

Рис. 11 Функциональная схема счетчика, реализованная на микросхемах 155 серии

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

КНИГИ. ОДНОТОМНЫЕ ИЗДАНИЯ

Книга под фамилией автора

1. 1. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и MATLAB. Издание 5-е. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 800 с. (электронная версия).

2. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: учебное пособие - СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000. - 528с.

Государственные стандарты

2. ГОСТ 2.701-2008. Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению - Введ. 25.12.2008.

Проверим, можно ли использовать именно такие комбинации сигналов. Для этого полностью заполним таблицу переходов с учетом подставленных в Карты Карно значений (табл. 2).

Таблица 2

№

Q1

Q2

Q3

Q4

След. №

D1

D2

D3

D4

0

0

0

0

0

8

1

0

0

0

1

0

0

0

1

4

0

1

0

0

2

0

0

1

0

6

0

1

1

0

3

0

0

1

1

6*

0*

1*

1*

0*

4

0

1

0

0

0

0

0

0

0

5

0

1

0

1

4*

0*

1*

0*

0*

6

0

1

1

0

1

0

0

0

1

7

0

1

1

1

2

0

0

1

0

8

1

0

0

0

10

1

0

1

0

9

1

0

0

1

6*

0*

1*

1*

0*

10

1

0

1

0

7

0

1

1

1

11

1

0

1

1

7*

0*

1*

1*

1*

12

1

1

0

0

0*

0*

0*

0*

0*

13

1

1

0

1

4*

0*

1*

0*

0*

14

1

1

1

0

1*

0*

0*

0*

1*

15

1

1

1

1

3*

0*

0*

1*

1*

Как видно из таблицы, нет такого случая, когда следующее и текущее состояние одинаковы. Это значит, что выбранные «случайные» состояние допустимы.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Реализация синхронного автомата на интегральных микросхемах

    Проектирование синхронного счетчика с четырьмя выходами, циклически изменяющего свои состояния. Решение задач логического синтеза узлов и блоков цифровых ЭВМ. Разработка структурной, функциональной и электрической принципиальной схем заданного устройства.

    контрольная работа [500,9 K], добавлен 19.01.2014

  • Основы переключательных функций и синтез комбинационных схем

    Минимизация логических функций метом карт Карно и Квайна, их реализация на релейно-контактных и логических элементах. Синтез комбинационных схем с несколькими выходами; временная диаграмма, представляющая функцию; разработка схемы преобразователя кода.

    контрольная работа [1,9 M], добавлен 08.01.2011

  • Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата

    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

  • Синтез синхронного и асинхронного автомата

    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

  • Счетчики и делители

    Понятие и назначение счетчика, его параметры. Принцип построения суммирующего и вычитающего счетчика. Универсальность реверсивного счетчика. Счетчики и делители с коэффициентом пересчета, отличным от 2n. Счетчики со сквозным переносом (разные триггеры).

    реферат [2,0 M], добавлен 29.11.2010

  • Разработка схемы преобразователя двоичного кода в код индикатора

    Получение канонической формы представления логических функций. Минимизация совершенной дизъюнктивной нормальной формы функций методами Карно и Кайва. Моделирование схемы преобразователя двоичного кода в код индикатора с помощью Electronics Workbench.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 14.12.2012

  • Синтез дискретной системы управления автоматом-перекладчиком с использованием прерывистых логических функций

    Циклограмма работы механизма, таблица включений. Минимизация логических функций с помощью программы MINWIN-Professional. Построение функциональной схемы дискретного автомата. Выбор элементной базы из интегральных микросхем средней степени интеграции.

    курсовая работа [7,2 M], добавлен 24.04.2014

  • Синтез комбинационных схем (устройств)

    Выполнение синтеза логической схемы цифрового устройства, имеющего 4 входа и 2 выхода. Составление логических уравнений для каждого выхода по таблице истинности. Минимизация функций с помощью карт Карно, выбор оптимального варианта; принципиальная схема.

    практическая работа [24,0 K], добавлен 27.01.2010

  • Синтез счетчика импульсов

    Классификация счётчиков электронных импульсов. Составление таблицы функционирования счетчика, карт Карно, функций управления входов для триггеров. Выбор типа логики, разработка принципиальной схемы и блока индикации, временная диаграмма работы счётчика.

    контрольная работа [130,9 K], добавлен 10.01.2015

  • Разработка структуры операционной части автомата

    Процесс разработки функциональной схемы автомата Мура для операции деления без восстановления остатка. Кодировка состояний переходов, системы логических функций, сигналов возбуждения, их минимизация. Построение функциональной схемы управляющего автомата.

    курсовая работа [868,4 K], добавлен 07.04.2012

  • Делитель частоты на основе пересчётной схемы на D-триггерах

    Принципы работы счетчика двоичных чисел, методика синтеза счетчиков-делителей. Построение функциональной и принципиальной схем. Схема счетчика-делителя с коэффициентом деления 48. Применение счетчиков на интегральных схемах со средней степенью интеграции.

    курсовая работа [295,0 K], добавлен 14.11.2017

  • Комбинационные схемы

    Основные аксиомы, теоремы, тождества алгебры логики. Переключательные функции. Расчет комбинационной логической схемы по заданной переключательной функции. Минимизация переключательных функций с помощью карт Карно. Скобочные формы логических уравнений.

    реферат [1,2 M], добавлен 24.12.2010

  • Исследование схемы счетчика, построенного на JK-, T-триггерах

    Эквивалентное преобразование электрических схем. Расчёт транзисторных схем. Факторы схемотехнической реализации счетчика. Проектирование JK-, T-триггеров и четырехразрядного счётчика. Исследование схемы счетчика на сложение с последовательным переносом.

    контрольная работа [1,5 M], добавлен 13.06.2012

  • Проектирование вычислительного устройства

    Проектирование и синтезирование комбинационной схемы и счетчика с коэффициентом пересчета на D-тригерах. Синтезирование вычислительного устройства для реализации алгоритма вычислений на дискретных элементах. Проектирование и синтезирование автомата Мили.

    курсовая работа [829,7 K], добавлен 21.03.2010

  • Разработка и проектирование логических схем при помощи программы ORCAD

    Логическая схема как совокупность логических электронных элементов, соединенных между собой. Разработка схемы управляющего автомата. Выбор аналоговых элементов. Разработка управляющего автомата и проектирование его. Элементы цифровых электронных схем.

    курсовая работа [507,2 K], добавлен 29.01.2015

  • Проектирование цифрового устройства

    Логические основы синтеза цифровых устройства. Понятия и определения функций алгебры логики. Минимизация логических функций с помощью алгебраических преобразований, карт Карно. Построение аналитической модели устройства. Анализ и выбор элементной базы.

    контрольная работа [696,4 K], добавлен 19.10.2011

  • Синтез и анализ комбинационных схем

    Дизъюнктивная и конъюнктивная совершенные нормальные формы представления логических функций. Способы их задания: табличный, аналитический, цифровой, координатный. Алгоритм минимизации ЛФ при помощи карт Карно. Построение и моделирование логической схемы.

    лабораторная работа [508,9 K], добавлен 23.11.2014

  • Синтез счетчиков импульсов

    Суммирующий, вычитающий и реверсивный последовательный, параллельный суммирующий счетчики. Составление структурной и функциональной схемы счетчика. Минимизация функций управления, составление таблицы функционирования и определение функций переходов.

    курсовая работа [122,4 K], добавлен 14.03.2010

  • Проектирование делителя частоты цифровых сигналов с постоянным коэффициентом деления

    Принципы построения делителя частоты цифровых сигналов, составные части асинхронного и синхронного счетчиков. Разработка и обоснование функциональной схемы устройства. Расчет элементов, выходных параметров схемы, однополярного блока питания для счетчика.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.06.2012

  • Синтез и анализ функциональных узлов комбинационного типа

    Синтез комбинационных схем. Построение логической схемы комбинационного типа с заданным функциональным назначением в среде MAX+Plus II, моделирование ее работы с помощью эмулятора работы логических схем. Минимизация логических функций методом Квайна.

    лабораторная работа [341,9 K], добавлен 23.11.2014

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 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены