Цифровые устройства автоматики
Знакомство с основными особенностями внедрения микропроцессорной и цифровой техники в устройства управления промышленными объектами. Рассмотрение логического проектирования функциональных узлов цифровой аппаратуры и организации взаимодействия этих узлов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.03.2020 |
| Размер файла | 1,2 M |
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
Внедрение микропроцессорной и вообще цифровой техники в устройствах управления промышленными объектами требует от специалистов различного профиля быстрого освоения этой области знания. В работе рассматривается логическое проектирование функциональных узлов цифровой аппаратуры и организации взаимодействия этих узлов.
Тематика и материалы в большей мере как обобщённый ответ на множество практических вопросов, возникающих у тех, кто начал самостоятельно разрабатывать схемы цифровой аппаратуры.
1. Минимизация функций
1.1 Преобразование двоичного кода в код «7421»
цифровой узел аппаратура
Таблица 1
Таблица истинности определяет алгоритм работы создаваемой цифровой схемы. От табличной формы переходят к аналитической записи функции. Полученное аналитическое выражение называют совершенной дизъюнктивной нормальной формой (СДНФ).
Для минимизации функции удобным является метод карт Карно, которая представляет собой графическое изображение значений всех возможных комбинаций переменных. В клетки неиспользуемых комбинаций можно записывать любое значение.
У1 = X1-X2V X2X3X4
Рисунок 1. Минимизация функции Y1
Y2= X2-X3 V X2X3-X4
Рисунок 2. Минимизация функции Y2
Y3= X1-X2X4 V-( X1X2)X3 V X2X3-X4
Рисунок 3. Минимизация функции Y3
Y4= X1-(X3X4)V-(X1X2)X4 V X2-X3X4
Рисунок 4. Минимизация функции Y4
В результате минимизации получаем схему, реализующую преобразование кода `двоичный' в код «7421» приведённую на рисунке 5,6.
Рисунок 5. Схема, реализующая преобразование.
Рисунок 6. Схема, минимизации реализующая преобразование.
1.2 Преобразование кода «7421» в «обратный » код
Таблица 2
Y1= -(X3 X4) V-X1
Рисунок 7. Минимизация функции Y1
Y2=-(X1X2) V X1X3
Рисунок 8. Минимизация функции Y2
Y3==-X3X4 V-(X1X3) V-X1X3X4
Рисунок 9. Минимизация функции Y3
Y4==-(X1X4) V X3-X4 V X1X4
Рисунок 10. Минимизация функции Y4
На рисунке 11,12 изображена схема преобразователя, реализующего преобразование из двоичного кода поступающего с выхода счётчика сначала в код «7421», а затем в код «обратный».
Рисунок 11 - Схема, реализующая преобразование
Рисунок 12. Схема, реализующая преобразование
Рисунок 13 Схемная реализация минимизированных функций преобразователя в базисе «И-ИЛИ-НЕ»
1.3 Реализация схемы преобразования на реальных микросхемах. мультиплексоре (Кода двоичного в 7421)
1.3.1 Реализация схемы преобразования на мультиплексоре (кода 2 в 7421)
Так как переменные X1 и X3 будут подаваться на адресные входы, то карту Карно можно разбить на четыре зоны D0, D1, D2, D3, соответствующие определенным информационным выходам мультиплексора (рисунок 5)
D0 - когда . т. е. А1=0, А2=0
D1 - когда X1 X3. т. е. А1=0, А2=1
D2 - когда X1 X3. т. е. А1=1, А2=0
D3 - когда X1 X3. т. е. А1=1, А2=1
Для Y1 производим построение схемы на мультиплексоре.
Производим преобразование карт Карно:
Для зоны D0, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D0, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=0, Х3=0, мы имеем:
Для зоны D1, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D1, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=0, Х3=1, мы имеем:
Для зоны D2, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D2, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=1, Х3=0, мы имеем:
D2= X1X3
Для зоны D3, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D3, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х3=1, Х1=1, мы имеем:
D3= не используется.
Производим аналогичное преобразование для остальных карт Карно.
Для Y2 получаем:
D0=X1 D1= D2= D3= не используется
Для Y3 получаем:
D0= D1= D2= D3=не используется
Для Y4 получаем:
D0= D1=D2= D3= не используется
1.3.2 Реализация схемы преобразования на мультиплексоре (кода 7421 в код обратный)
Так как переменные X1 и X3 будут подаваться на адресные входы, то карту Карно можно разбить на четыре зоны D0, D1, D2, D3, соответствующие определенным информационным выходам мультиплексора (рисунок 5)
Для Y1 производим построение схемы на мультиплексоре.
Для зоны D0, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D0, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=0, Х3=0, мы имеем:
D0=
Для зоны D1, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D1, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=0, Х3=1, мы имеем:
Для зоны D2, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D2, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=1, Х3=0, мы имеем:
Для зоны D3, что соответствует выборке в мультиплексоре информационного входа D3, когда на адресные входа А1, А2 мультиплексора подан сигнал Х1=1, Х3=1, мы имеем:
Производим аналогичное преобразование для остальных карт Карно, а так же производим построение схем на мультиплексорах.
Далее производим реализацию кода 2 в 7421 и кода 7421 в код обратный на реальных микросхемах (на мультиплексорах (рис. 14)).
Рис 14. Реализация схемы преобразования на реальных микросхемах (код 2 в 7421 в код обратный).
1.4 Подбор счётчиков
Счётчиком называют функциональный узел, предназначенный для счёта сигналов. По мере поступления входных сигналов счётчик последовательно перебирает свои состояния в определённом для данной схемы порядке.
Обычно счётчик перебирает свои состояния в возрастающем порядке. Если состояния перебираются в убывающем порядке, то такой счётчик называется вычитающим, а если направление перебора может изменяться, то счётчик называют реверсивным. Счётчики, которые в процессе работы для переключения требуют подачи синхросигналов, называются синхронными, а счетчики, у которых для переключения достаточно подавать лишь входные сигналы - асинхронными.
Рисунок 15. Выбор 4-х разрядного двоичного счётчика.
Счётчик имеет два входа установки нуля R01, R02.Установочные входы микросхемы обеспечивают прекращение счёта и возвращают все четыре триггера в состояние низкого уровня, когда на входы R01 и R02 одновременно подаётся высокий уровень напряжения.
Таблица 3. Таблица истинности работы счётчика.
Рисунок 16 Итоговая схема двоичного счётчика с преобразователями
Реально-существующие схемы логики, мультиплексоры и счётчик, которые использованы при выполнении курсовой работы.
Заключение
В данной курсовой работе был сделан подбор счетчиков, мультиплексоров и микросхемы логики.
Мультиплексоры и счётчик были проверены в программе Electronics Workbench.
Литература
цифровой узел аппаратура
1. Электронные устройства автоматики.: Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 210200 всех форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 2002. - 21с.
2. Справочник по цифровым логическим микросхемам элементам (часть 1,2).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Внедрение микропроцессорной и цифровой техники в устройства управления промышленными объектами. Проектирование схемы детектора фронтов, генератора тактовых импульсов, счетного устройства, блока вывода в устройство обработки, блока индикации и управления.
курсовая работа [247,5 K], добавлен 15.05.2012Разработка цифровой системы передач на базе оборудования РРЛ. Обоснование требований к основным узлам приемопередающего устройства. Проектирование узлов приемопередающего устройства (синтезатора частоты, модулятора). Основные проблемы и методы их решения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 31.05.2015Разработка устройства, преобразующего аналоговый сигнал в эквивалентный ему цифровой код. Схема устройства, исследование модели модулей. Интерфейс модулей, архитектура счетчика. Исследование структурной модели устройства с использованием моделей узлов.
курсовая работа [212,1 K], добавлен 24.09.2010Особенности проектирования микропроцессорного устройства "Цифровой осциллограф". Выбор микроконтроллера, описание периферийных устройств. Разработка принципиальной схемы устройства и программы для микроконтроллера, осуществляющей все функции устройства.
курсовая работа [923,5 K], добавлен 24.12.2012Математическая модель технологического процесса. Структурная схема микропроцессорной системы. Алгоритм работы цифровой вычислительной машины. Расчет параметров устройства управления. Моделирование динамики системы с применением ППП "MatLab/Simulink".
курсовая работа [1016,6 K], добавлен 21.11.2012Разработка функционально законченного устройства для обработки входных сигналов линии с использованием цифровых устройств и аналого-цифровых узлов. Алгоритм работы устройства. Составление программы на языке ассемблера. Оценка быстродействия устройства.
курсовая работа [435,5 K], добавлен 16.12.2013Согласование уровней сигналов функциональных схем. Электрический расчёт узлов устройства. Схема преобразователя тока в напряжение. Проверка узлов схемы на Electronics Workbench. Разработка печатной платы одного из фрагментов электронного устройства.
курсовая работа [301,2 K], добавлен 15.08.2012Разработка функциональных частей единого цифрового устройства: логического устройства; счетчика, одновибратора, синхронизирующего поступление информации на счетчик; дешифратора для представления результата работы устройства в доступной для человека форме.
курсовая работа [314,9 K], добавлен 31.05.2012Обзор современных схем построения цифровых радиоприемных устройств (РПУ). Представление сигналов в цифровой форме. Элементы цифровых радиоприемных устройств: цифровые фильтры, детекторы, устройства цифровой индикации и устройства контроля и управления.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.12.2009Основные инструменты анализа и синтеза цифровых устройств. Синтез комбинационного устройства, реализующего заданную функцию. Минимизация переключательных функций с помощью карт Карно. Общие правила минимизации функций. Дешифратор базиса Шеффера.
контрольная работа [540,0 K], добавлен 09.01.2014Проектирование 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 19.01.2014Описание объекта и функциональная спецификация. Описание ресурсов МК: расположение выводов; исполнение микроконтроллера; особенности микроконтроллеров. Разработка алгоритмов устройства. Описание функциональных узлов МПС и алгоритма их взаимодействия.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 27.12.2009Устройства, преобразующие аналоговый сигнал в цифровой код и цифровой код в аналоговый сигнал. Расчет синхронного счетчика, дешифратора. Использование пакета схемотехнического моделирования Micro-CAP. Расчет и построение цифро-аналогового преобразователя.
курсовая работа [414,4 K], добавлен 21.11.2012Рассмотрение свойств, устройства и конструкции манометра, проектируемого измерительного преобразователя, предназначенного для измерения давления на выходе внешнего датчика, его преобразования в цифровой сигнал и вывода полученного сигнала на ЖКИ.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.12.2010Цифровые способы обработки электрических сигналов, передачи и приема их в цифровой форме. Принцип работы автоколебательного мультивибратора. Разработка схемы электрической принципиальной устройства управления. Моделирование электронного коммутатора.
курсовая работа [584,8 K], добавлен 10.12.2012Цифровые электронные устройства: история развития, классификация электронных, комбинационных и логических устройств. Классификация вентилей как энергопотребителей. Элементная база; энергетика и скорость производства и обработки цифровой информации.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.09.2011Знакомство с особенностями выбора элементарной базы проектируемого цифрового устройства. Общая характеристика схемы дешифратора старшего разряда индикатора. Рассмотрение основных способов определения функций возбуждения триггера каждого разряда.
контрольная работа [509,8 K], добавлен 27.04.2014Построение цифровой системы обработки информации. Реализация структурной схемы анализатора спектра на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье. Выбор микропроцессоров различных серий, сравнительный анализ эффективности микросхем К1802 и К1815.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 01.12.2013Проектирование цифровых и логических схем, как основных узлов судовых управляющих и контролирующих систем. Основные компоненты структурной схемы и алгоритм функционирования цифрового регистрирующего устройства. Синтез и минимизация логических схем.
курсовая работа [31,0 K], добавлен 13.05.2009Знакомство с основными этапами разработки устройства управления, вырабатывающего заданную последовательность выходных сигналов. Общая характеристика особенностей проектирования устройства управления и моделирование его работы средствами MultiSim.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 13.07.2013
