Разработка микросхемы асинхронного счетчика на 8 или 16 бит
Особенности асинхронных счетчиков и разработка алгоритма работы микросхемы (описание и блок-схема). Временные диаграммы работы микросхемы и функциональная схема устройства. Условно-графическое обозначение и технические характеристики микросхемы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.12.2014 |
| Размер файла | 377,7 K |
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/
Введение
Цель работы: разработка микросхемы - асинхронного счетчика на 8 или 16 бит. Результат счета зависит от управляющего сигнала. После того, как будет посчитано 8 или 16 бит, то счетчик должен прекратить свою работу.
1. Счетчики
Счетчики представляют собой более высокий, чем регистры, уровень сложности цифровых микросхем, имеющих внутреннюю память. Хотя в основе любого счетчика лежат те же самые триггеры, которые образуют и регистры, но в счетчиках триггеры соединены более сложными связями, в результате чего их функции - сложнее, и на их основе можно строить более сложные устройства, чем на регистрах. Точно так, как и в случае регистров, внутренняя память счетчиков - оперативная, то есть ее содержимое сохраняется только до тех пор, пока включено питание схемы. С выключением питания память стирается, а при новом включении питания схемы содержимое памяти будет произвольным, случайным, зависящим только от конкретной микросхемы, то есть выходные сигналы счетчиков будут произвольными [1].
Таблица истинности двоичного счетчика -- последовательность двоичных чисел от нуля до , где n - разрядность счётчика, а минус один из-за того за начало отсчета принимается 0 [2].
Каждый выход счетчика представляет собой разряд двоичного кода, причем разряд, переключающийся чаще других (по каждому входному импульсу), будет младшим, а разряд, переключающийся реже других, - старшим.[1]
2. Особенности асинхронных счетчиков
Выходной сигнал каждого триггера служит входным сигналом для следующего триггера. Поэтому все разряды (выходы) асинхронного счетчика переключаются последовательно (отсюда название - последовательные счетчики), один за другим, начиная с младшего и кончая старшим. [3]
3. Разработка алгоритма работы микросхемы (описание)
1. Начало.
2. Условие: если сигнал CS (отвечает за выбор микросхемы) в состоянии логической единицы, то переходим к блоку 3, если CS в состоянии логического нуля, то ожидаем, когда сигнал будет равен логической единице.
3. Условие: если сигнал INIT (отвечает за сброс данных на всех триггерах) в состоянии логической единицы, то переходим к блоку 4, если INIT в состоянии логического нуля, то ожидаем, когда сигнал будет равен логической единице.
4. Сброс информации на всех триггерах.
5. СН = 0. Счетчик находится в состоянии 0.
6. Запуск тактируемого сигнала CLK. Вход счетчика в счетный режим.
7. Работа счетчика на первые 8 бит. Условием перехода к блоку 6 является достижение на выходе числа 7 в битовом представлении.
8. Условие: если управляющий сигнал Х равен логическому нулю, то переменная Limit = 8, если управляющий сигнал равен логической единице, то Limit = 16.
9. Сравнивается информация на счетчике CH с переменной Limit. Если счетчик достиг 8(16) бит, то происходит переход к блоку 11. В противном случае, счетчик продолжает работу, происходи переход к блоку 10.
10. Прибавление к счетчику 1 бита. СН = СН + 1.
11. Установка сигнала STOP в логическую единицу для прекращения работы счетчика.
12. Остановка счётчика.
13. Конец.
Блок-схема алгоритма работы микросхемы представлена на рисунке 1
4. Разработка алгоритма работы микросхемы (блок-схема)
Рис. 1. Блок-схема алгоритма работы микросхемы
5. Структурная схема устройства
Структурная схема программируемого счетчика состоит из следующих блоков:
- блок управления,
- блок-счетчик,
- блок выходных данных.
Блок управления осуществляет управление работой основных компонентов схемы. На входы блока поступают сигналы CS, который отвечает за выбор микросхемы, и INIT, отвечающий за сброс данных на всех триггерах. Сочетание этих сигналов дает схеме знак о том, что схема может начать работу.
На вход блока приходит сигнал STOP и анализируется. Если он равен логической единице, то блок-счетчик не может начать работу. Если STOP не активен, то происходит запуск тактируемого сигнала CLK.
На вход блока управления также приходит управляющий сигнал Х. Если Х находится в состоянии логического нуля, то счетчик входит в счетный режим и считает до 8 бит, после этого срабатывает сигнал STOP, что свидетельствует об окончании счета. На вторых счет не происходит, на них будет сброс информации. Если Х активен, то счетчик продолжает работу на вторые 8 бит. После того, как счетчик наберет максимальное значение (16 бит) сработает сигнал STOP, и счетчик прекратит работу.
Блок выходных данных построен одном 16-разрядном регистре параллельного типа, предназначен для хранения результата счетчика.
Структурная схема устройства представлена на рисунке 2
6. Структурная схема устройства
Рис. 2. «Структурная схема устройства»
асинхронный счетчик микросхема устройство
7. Временные диаграммы работы микросхемы
Временные диаграммы представлены в Приложении 1.
t1 - время предустановки. Происходит выбор микросхемы.
t2 - время сброса данных на всех триггерах.
tclk - время начала срабатывания тактируемого сигнала CLK
tq0 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q0 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq1 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q1 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq2 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q2 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq3 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q3 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq4 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q4 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq5 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q5 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq6 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q6 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq7 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q7 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tх -переход управляющего сигнала Х в состояние логической единицы, если счет идет на 16 бит.
tstop -переход управляющего сигнала STOP в состояние логической единицы, если сигнал Х не перешел в состояние логической единицы. Прекращение работы счетчика.
tq8 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q8 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq9 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q9 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq10 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q10 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq11 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q11 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq12 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q12 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq14 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q14 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tq15 - время перехода младшего разряда из состояния логического нуля в состояние логической единицы. Повторяется на схеме каждый раз, когда сигнал Q15 переходит из состояния логического нуля в состояние логической единицы.
tstop -переход управляющего сигнала STOP в состояние логической единицы. Прекращение работы счетчика.
8. Функциональная схема устройства
Структурная схема программируемого счетчика состоит из следующих блоков:
- блок управления,
- блок-счетчик на первые 8 бит,
- блок-счетчик на вторые 8 бит,
- блок выходных данных.
Блок управления контролирует управление работой основных компонентов схемы. На входы блока поступают сигналы CS, который отвечает за выбор микросхемы, и INIT, сброс данных на все триггерах. Сочетание этих сигналов дает схеме знак о том, что схема может начать работу.
На вход блока приходит сигнал STOP и анализируется. Если он равен логической единице, то блок-счетчик на первые 8 бит и блок-счетчик на вторые 8 бит не могут начать работу. Если STOP не активен, то работает блок-счетчик на первые 8 бит.
На вход блока управления также приходит управляющий сигнал Х. Если Х находится в состоянии логического нуля, то работает только блок-счетчик на первые 8 бит. После этого срабатывает сигнал STOP, что свидетельствует об окончании счета. Блок-счетчик на вторые 8 бит не работает. Если Х активен, то после работы блок-счетчика на первые 8 бит продолжает работу блок-счетчик на вторые 8 бит. После того, как блок-счетчик на первые 8 бит и работу блок-счетчик на вторые 8 бит наберут максимальное значение, то сработает сигнал STOP, и блок-счетчики прекратят работу. Данные поступят на блок выходных данных.
Блок выходных данных построен одном 16-разрядном регистре параллельного типа, предназначен для хранения результата счетчика.
Структурная схема устройства представлена на рисунке 3.
Рис. 3. «Функциональная схема устройства»
9. Принципиальная схема устройства
Принципиальная схема построена на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ, НЕ в соответствии с функциональной схемой.
Управление схемой осуществляется посредством следующих сигналов:
CS - выбор микросхемы. Активный сигнал низкого уровня.
INIT - сброс всех триггеров микросхемы. Активный сигнал низкого уровня.
STOP- прекращение работы счетчика. Активный сигнал высокого уровня.
X - управляющий сигнал. Отвечает за выбор разрядности счетчика. Активный сигнал высокого уровня
Сначала на вход схемы поступает сигнал CS, который отвечает за выбор микросхемы. С задержкой поступает сигнал INIT. После того, как эти два сигнала пришли на входы, формируется сигнал R, разрешающий начало работы микросхемы.
Сигнал R, STOP, X поступают на блок входных данных. На входе блока сигнал STOP анализируется. Если он равен логическому нулю, то происходит запуск тактируемого сигнала CLK, счетчик входит в четный режим на первые 8 бит. Если STOP активен, то счетчик не работает. После того, как счетчик завершит счет на первые 8 разрядов, анализируется управляющий сигнал Х. Если Х находится в состоянии логического нуля, сигнал STOP переходит в состояние логической единицы, что свидетельствует об окончании счета. На вторых 8 разрядах счетчика происходит сброс информации. Если Х активен, то после работы счетчика на первые 8 бит, он продолжает счет до 16 бит. После того, как счетчик наберет максимальное значение, то сработает сигнал STOP, и счетчик прекратит работу. Результат счетчика будет храниться в 16-разрядном регистре параллельного типа.
Принципиальная схема устройства представлена в Приложении 1.
В Приложении 2 приведены схемы D-триггера, SR-триггера и таблица истинности счетчика
10. Условно-графическое обозначение. Назначение выводов
Рис. 5. «УГО микросхемы. Назначение выводов»
11. Корпус микросхемы
Рис.6. «Корпус микросхемы»
12. Технические характеристики микросхемы
1. Номинальное напряжение питания 5 В 5 %
2. Выходное напряжение низкого уровня не более 0,4 В
3. Выходное напряжение высокого уровня не менее 2,4 В
4. Входной ток низкого уровня не более -1,6 мА
5. Входной ток высокого уровня не более 0,04 мА
6. Потребляемая статическая мощность не более 310 мВт
Заключение
В результате курсового проекта разработаны:
· алгоритм работы микросхемы программируемого счетчика;
· структурная схема программируемого счетчика;
· функциональная схема программируемого счетчика;
· Временные диаграммы работы микросхемы;
· условно-графическое обозначение.
Произведен выбор корпуса для микросхемы.
Разработанная схема программируемого счетчика осуществляет счет с выбором на 8 или 16 бит.
Литература
1. Партин А. С., Борисов В. Г. «Введение в цифровую технику», Радио и Связь, Москва, 1987г.
2. Янсен Й. «Курс цифровой схемотехники», Москва, «Мир», 1987г.
3. Угрюмов Е.П. «Цифровая схемотехника», Санкт-Петербург, «БХВ-Петербург», 2004г.
4. Шарапов А. В. «Микроэлектроника. Цифровая схемотехника», Томский межвузовский центр дистанционного образования. 2007г.
5. Шило В. Л. «Популярные цифровые микросхемы», Радио и Связь, Москва, 1987г.http://www.intuit.ru/
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение структуры и алгоритмов работы асинхронных и синхронных триггеров. Суммирующие и вычитающие счетчики. Изменение коэффициента пересчета счетчиков. Временные диаграммы работы суммирующего счетчика. Логические сигналы на прямом и инверсном выходах.
лабораторная работа [614,9 K], добавлен 20.06.2011Использование параметрических феррорезонансных стабилизаторов напряжения. Конструктивно-технологическое исполнение интегральной микросхемы. Расчет интегрального транзистора и его характеристики. Разработка технических требований и топологии микросхемы.
курсовая работа [140,6 K], добавлен 15.07.2012Интегральные микросхемы: сведения, классификация, условно-графическое обозначение, маркировка. Условные обозначения микросхем, основные электрические параметры, базовые логические элементы. Регистры, счетчики, дешифраторы, триггеры, аппараты защиты.
лекция [770,3 K], добавлен 20.01.2010Обоснование выбора датчика. Выбор микросхемы AD594, микроконтроллера. Блок–схема для программирования МК АТmega8. Подключение микросхемы к термопарам. Подключение одиночного и двойного питания. Схема соединения, обеспечивающая равенство температур.
курсовая работа [962,4 K], добавлен 23.12.2015Анализ исходных данных и выбор конструкции. Разработка коммутационной схемы. Расчет параметров элементов. Тепловой расчет микросхемы в корпусе. Расчет паразитных емкостей и параметров надежности микросхемы. Разработка технологии изготовления микросхем.
курсовая работа [150,4 K], добавлен 12.06.2010Функциональная спецификация и структурная схема автомобильных вольтметра-термометра-часов. Описание ресурсов микроконтроллера, назначение выводов микросхемы. Ассемблирование и разработка алгоритма работы, коды кнопок и описание команд управления.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 27.12.2009Основные 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.
курсовая работа [552,1 K], добавлен 21.11.2012Основные характеристики счетчиков. Микроконтроллер в пошаговом режиме работы и в режиме внешнего доступа. Структуры микроконтроллеров серии 1816 и их системы команд. Работа двоичного счетчика с последовательным переносом на примере микросхемы 155ИЕ5.
реферат [172,1 K], добавлен 29.09.2012Разработка конструкции и технологии изготовления полупроводниковой микросхемы выполненной в интегральном исполнении. Обоснование выбора технологии изготовления микросхемы, на основании которого разработан технологический процесс, топология кристалла.
курсовая работа [708,7 K], добавлен 13.07.2008Основные принципы построения АМ-ЧМ приемников. Анализ схемы электрической принципиальной ИМС TA2003. Разработка физической структуры кристалла, технологического маршрута изготовления и топологии интегральной микросхемы. Компоновка элементов и блоков.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 01.11.2010Разработка прибора на основе микроконтроллера AtMega8A-16PU и микросхемы часов реального времени DS1307. Типовая конфигурация двухпроводной шины. Изготовление печатной платы автомата. Микросхемы часов реального времени. Проект блок-схемы программы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.04.2015Подсчет числа сигналов, поступающих на вход реверсивного счетчика, фиксации числа в виде кода, хранящегося в триггерах. Разработка структурной и функциональной схем счетчика, выбор элементной базы устройства. Электрические параметры микросхемы КР1533.
курсовая работа [670,1 K], добавлен 07.01.2014Разработка и реализация устройства селекции бинарной подпоследовательности символов из бесконечной бинарной последовательности. Выбор микросхемы регистра сдвига. Методы отладки модели УСПБ, генератор слов. Выбор микросхемы для реализации блока индикации.
курсовая работа [565,0 K], добавлен 08.01.2016Электрические параметры интегральной микросхемы (ИМС). Расчет параметров модели полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Моделирование схемы включения истокового повторителя. Разработка топологии и технологического маршрута изготовления ИМС.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 29.09.2010Автоматическое проектирование радиоэлектронных устройств на примере работы с системой MicroCap. Моделирование микросхемы К531КП2 и получение результатов в виде временных диаграмм. Описание разработки, создания и отладки рабочей модели микросхемы.
курсовая работа [382,4 K], добавлен 15.10.2014Акселерометр как прибор, измеряющий проекцию кажущегося ускорения. Характеристика микросхемы ADXL150. Основные особенности интегральных и пленочных пьезоэлектрических акселерометров. Анализ конструкции датчика ускорения микросхемы семейства XMMA.
реферат [2,2 M], добавлен 22.10.2012Блок регистров выходных данных, принцип его работы. Принципиальная электрическая схема блока памяти. Согласование по электрическим параметрам входных цепей памяти. Проверка допустимости значения времени нарастания сигнала на входе адреса микросхемы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.06.2015Исследование и принцип работы арифметико-логического устройства для выполнения логических операций. Условно–графическое обозначение микросхемы регистра. Анализ логической схемы регистра, принцип записи, чтения информации. Проектирование сумматора.
курсовая работа [879,6 K], добавлен 23.11.2010Микроэлектроника - самостоятельное научно-техническое, технологическое направление, исторические этапы. Цифровые интегральные микросхемы: логические основы, кодирование сигналов, классификация; разработка, производство, перспективы развития и применения.
учебное пособие [1,7 M], добавлен 11.11.2010Разработка усилителя слабых сигналов в виде интегральной микросхемы (ИМС) в корпусе. Выбор технологии изготовления. Расчет геометрических размеров и топологии элементов интегральной микросхемы. Выбор навесных компонентов, типоразмера платы и корпуса.
курсовая работа [381,0 K], добавлен 29.10.2013
