Преобразователь двоичного кода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки ЛНР

Донбасский государственный технический университет

Кафедра радиофизики и электроники

КУРСОВАЯ РАБОТА

По курсу: «Цифровая схемотехника»

Выполнил:

Студент группы ЭС-13

Борзых А. С.

Проверил:

Преподаватель

Афанасьев А. М.

Алчевск 2015



ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Электронные системы"

Дисциплина "Цифровая схемотехника"

Специальность 6.050802 - электронные устройства и системы

Курс третий группа ЭС- 13 Семестр пятый

Задание

на курсовую работу студента

Борзых Антон Сергеевич

(фамилия, имя, отчество)

1. Тема работы

Преобразователь двоичного кода

2. Срок сдачи студентом законченной работы 12 неделя

3. Исходные данные к работе

Разработать преобразователь двоичного кода в базисе 2И; 2ИЛИ-НЕ. Разработать и рассчитать ТТЛ логический элемент 2И; 2ИЛИ-НЕ , если , а , где и - максимальные значения входного и выходного токов для уровня логического нуля. Построить двоичный счетчик со схемой гашения на базе D триггера. Оптимизировать комбинационную логическую схему (КЛС) преобразователя двоичного кода методом Карно, если функция перехода КЛС принимает значение логической единицы для № = 1,2,3,9,10,11 Счётчик перезапускается при №=15 где № - десятичный эквивалент двоичного кода на входе КЛС.

4. Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

Преобразователь двоичного кода

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

6. Дата выдачи задания_2 неделя

РЕФЕРАТ

Курсовая работа содержит 19 страниц, 14 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 6 источников.

Целью работы является приобретение навыков построения цифровых систем обработки и преобразования информации, освоение математического аппарата анализа и синтеза цифровых схем, развитие навыков самостоятельной работы с технической литературой.

логический элемент, и-не, или-не, базис, комбинационная логическая схема, схема гашения, триггер, счетчик, задающий генератор, карта Карно



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Основная часть

1.1 Структурная схема преобразователя

1.2 Расчет топологии логического элемента

1.3 Расчет переходной характеристики

1.4 Расчет входной характеристики

1.5 Расчет выходной характеристики

1.6 Расчет задающего генератора

1.7 Разработка двоичного счетчика

1.8 Разработка КЛС

Заключение

Список используемой литературы



ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, в связи с созданием и широким внедрением в инженерную практику микропроцессорных устройств и систем, не ослабевает и вновь стимулируется интерес к цифровым методам обработки и передачи информации. Названные методы, в свою очередь, придают системам ряд положительных свойств и качеств. Повышается верность передаваемой информации, достигается высокая скорость и производительность систем обработки информации, обеспечивается приемлемая их стоимость, высокая надёжность, малое потребление энергии и т. д.

Решаемые этими системами задачи весьма разнообразны и предопределяют функции устройств, образующих конкретную систему.

Поэтому устройства и их функции целесообразно рассматривать именно в свете тех задач, которые решаются системами и, в частности, тех подзадач, которые выполняются отдельными устройствами либо блоками.

Основными типовыми задачами, возникающими при автоматическом или автоматизированном управлении и контроле производственными или иными процессами, являются:

· сбор информации (её получение);

· преобразование информации (масштабирование, нормализация, фильтрация, кодирование и т. д.);

· передача-приём информации;

· обработка и использование информации;

· хранение информации.



1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Структурная схема преобразователя

Структурная схема преобразователя двоичного кода представлена на рисунке 1:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. - Структурная схема преобразователя двоичного кода

Задающий генератор формирует двоичный импульсы, которые идут на счетчик.

Двоичный счетчик ведет счет числа импульсов, что приходят от задающего генератора и преобразовывает их число в цифровой код.

КЛС преобразовывает бинарный код в двоичный. Функция переходов описана в техническом задании.

1.2 Расчет топологии логического элемента

Для построения логического элемента 2ИЛИ-НЕ выберем маломощный транзистор, например, КТ315А. Его технические характеристики и параметры приведены в таблице 1, а также на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2. - Зависимость коэффициента передачи от тока эмиттера транзистора КТ315А

Рисунок 3. - Выходная характеристика транзистора КТ315А

На рисунке 4 приведена электрическая принципиальная схема логического элемента 2ИЛИ-НЕ с простым инвертором.

Таблица 1. - Параметры транзистора КТ315А

		CК	фК							в
0.5 мкА	30 мкА	7 пФ	70 пс	0.3 В	0.5 В	0.34 В	0.4 В	0.45 В	0.5 В	40

Рисунок 4. - Принципиальная схема ТТЛ-элемента 2ИЛИ-НЕ

Определим коэффициент разветвления:

Рассчитаем величину сопротивления резистора R1 при подаче на вход А логического элемента логический ноль:

Т.к. вход В, имеет такую же схему подключения как вход А, то R1= R2 = 4.2(КОм).

Рассчитаем ток базы насыщения транзисторов VT3 и VT4, при подаче на входы А и В логической единицы:

Определим ток насыщения транзистора VT3 и VT4:

Где k_н - коэффициент насыщения транзистора. Примем значение, равное 8.

Определим величину сопротивления резистора R3:

Определим ток базы транзистора VT7:

Определим ток протекающий через, резистор R6:

Определим величину сопротивления резистора R6:

Определим ток базы транзистора VT8:

Определим величину сопротивления резистора R6:

Определим величину сопротивления резистора R4:

Определим ток протекающий через, транзисторов VT5 и VT6:

преобразователь двоичный счётчик логический

Определим ток базы транзисторов VT5 и VT6:

Определим величину сопротивления резистора R7:

В качестве диодов выбираем КД407А.

1.3 Расчет переходной характеристики

Пускай на любой из входов логического элемента подан сигнал логического нуля. Тогда определим потенциал точки А:

Рассчитаем величину потенциала, необходимого для переключения транзисторов VT3 и VT7 из режима отсечки в режим насыщения для точки А:

Определим уровень статической помехи при уровне логического нуля на входе логического элемента:

Определим значение напряжения переключения логического элемента с состояния логической единицы в логический ноль:

Найдем величину потенциала точки А в случае, когда все входы логического элемента будут поданы сигналы высокого уровня:

Определим падение напряжение на переходе база-эмиттер транзистора VT1 при наличии высокого уровня на входе:

Тогда величина статической помехи при наличии уровня логической единицы на входе логического элемента будет равна:

Определим значение напряжения переключения элемента с состояния логического нуля в состояние логической единицы:

1.4 Расчет входной характеристики

Рассчитаем выходной ток логического элемента при уровне логического нуля на входе:

Определим граничное значение тока переключения логического элемента с состояния логической единицы в состояние логического нуля и наоборот:

Рисунок 5. - Переходная характеристика логического элемента 2ИЛИ-НЕ

где в_i - статический коэффициент передачи тока транзистора, работающего в инверсном режиме. Примем значение 0.01.

Представим входную характеристику на рисунке 6.

1.5 Расчет выходной характеристики

Выходная характеристика определяется для двух режимов:

1) если на все входы подан уровень логической единицы, выходная характеристика элемента определяется как сумма ВАХ транзистора VT6 и ВАХ резистора R4;

2) если на уровень элемента подан логический ноль. Транзистор находится в режиме отсечки, а наклон выходной характеристики определяется сопротивлением R4.

Рассчитаем максимальный ток коллектора транзистора VT6, если выходное напряжение равно нулю:



Рисунок 6. - Входная характеристика логического элемента 2ИЛИ-НЕ

1.6 Расчет задающего генератора

Реализуем задающий генератор на микросхеме КР1006ВИ1. Принципиальная схема генератора представлена на рисунке 8. Его временные диаграммы - на рисунке 9.

Рисунок 7. - Микросхема КР1006ВИ1.

Для генератора справедливо соотношение: .

Рисунок 8. - Принципиальная схема задающего генератора.

Определим сопротивление R1, следует учесть, что DA2 (рис. 8) имеет входной ток 0,5 мкА.

Определим емкость С1:



Рисунок 9. - Временные диаграммы задающего генератора

1.7 Разработка двоичного счетчика

Принципиальная схема D-триггера, собранного на элементах 3ИЛИ-НЕ, представлена на рисунке 10.

Построим на базе Т-триггера четырехразрядный двоичный счетчик с логической схемой гашения. Согласно техническому заданию максимальный двоичный код счетчика 10 (1010₂). Схема гашения формирует на своем выходе ноль при коде 12 (1100₂).

1.8 Разработка КЛС

Комбинационная логическая схема должна реализовывать функцию, указанную в таблице 2, и имеет такой вид:



Рисунок 10. - Принципиальная схема D-триггера

Составим карту Карно, соответствующей этой функции и оптимизируем ее, используя законы де Моргана.

Получили оптимизированную функцию:

Составим схему, которая реализует эту функцию в базисах 2И и 2ИЛИ-НЕ. Ее схема представлена на рисунке 12.

Принципиальная схема проектируемого устройства указана на рисунке 13.

Рисунок 11. - Четырехразрядный счетчик с логической схемой сброса.

Таблица 2. - Функция для КЛС.

	d	c	b	a
0	0	0	0	0
1	1	0	0	0
2	0	1	0	0
3	1	1	0	0
4	0	0	1	0
5	1	0	1	0
6	0	1	1	0
7	1	1	1	0
8	0	0	0	1
9	1	0	0	1
10	0	1	0	1
11	1	1	0	1
12	0	0	1	1
13	1	0	1	1
14	0	1	1	1
15	1	1	1	1

Рисунок 12. - Комбинационная логическая схема.



Рисунок 13. - Принципиальная схема проектируемой цифровой системы формирования, счета и обработки цифровых импульсов.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с техническим заданием, в данной курсовой работе было разработано устройство, формирующее последовательность цифровых сигналов, подсчета их количества, преобразования их числа в цифровой код, а также реализация сброса счетного устройства при определенном значении на его выходах. Выполнение данной работы включало в себя все основные этапы проектирования цифровых устройств. Это позволило получить и закрепить практические навыки разработки структурной схемы устройства, синтеза и разработки его принципиальной схемы.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Преснухин Л.Н. и др. Расчёт элементов цифровых устройств: Учеб. пособие / Л.Н. Преснухин, Н.В. Воробьёв, А.А. Шишкевич; Под ред. Л.Н. Преснухина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш.шк.,1991. - 526с.: ил.

2. Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики - М. 1988. - 320 с.: ил.

3. Букреев И.Н., Мансуров Б.М., и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - М.: Сов. радио, 1975. - 368 с.

4. Наумов Ю.Е. Интегральные логические схемы. - М.: Сов. радио, 1970. - 432 с.

5. Шилов В.Л. Популярные цифровые микросхемы. - М.: Сов. радио, 1987. - 351 с.

6. Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства/ В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков, А.А. Зори, В.М. Спивак, В.В. Багрий. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 512 с.: ил

Размещено на Allbest.ru

...