Проектирование цифрового устройства – мультиплексора с числом информационных входов n5

Принцип работы аналоговых и цифровых мультиплексоров. Разработка схемы на вентильном уровне. Суть создания таблицы истинности. Анализ минимизации схемы с помощью Карт Карно. Разработка временных диаграмм. Суть схемы устройства с управляющим сигналом.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.04.2020
Размер файла 964,7 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/

Областное государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Смоленская академия профессионального образования» (ОГБПОУ СмолАПО)

Факультет Информационных технологий

Специальность: 230113 Компьютерные системы и комплексы

Курсовой проект

По дисциплине: МДК.01.02. «Проектирование цифровых устройств»,

МДК. 01.03 Нормативно-техническая документация в области информационных технологий на тему: «Проектирование цифрового устройства - мультиплексор с числом информационных входов »

Выполнил:

Иванов Иван Иванович

Смоленск, 2019

Содержание

Введение

1. Разработка схемы на вентильном уровне (элементы: И, ИЛИ и НЕ)

1.1 Разработка таблицы истинности

1.2 Разработка и минимизация схемы с помощью Карт Карно

1.3 Возможные варианты реализации

2. Разработка временных диаграмм

3. Схема устройства с управляющим сигналом

Заключение

Приложение

Введение

Мультиплексор -- устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передавать сигнал с одного из входов на выход, при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Аналоговые и цифровые мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико -- порядка единиц/десятков Ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами или коммутаторами.

Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором, такие устройства могут называться коммутаторами.

Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Коммутатор обслуживает управляющая схема, в которой имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие).

Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов {\displaystyle n} и числом адресных входов {\displaystyle m} действует соотношение {\displaystyle n=2^{m}}, то такой мультиплексор называют полным. Если нет{\displaystyle n<2^{m}}, то мультиплексор называют неполным.

Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, то есть могут блокировать действие всего устройства.

В качестве управляющей схемы обычно используется дешифратор. В цифровых мультиплексорах логические элементы коммутатора и дешифратора обычно объединяются.

1. Разработка схемы на вентильном уровне (элементы: И, ИЛИ и НЕ)

Логические функции обычно принимают 2 значения: лог. 1 и лог. 0. Для задачи таких функций обычно используются 2 способа:

1) Аналитический

2) Таблица истинности

Элемент «НЕ»

Представляет собой функцию одной переменной f(x)= ??x. Выполняет функцию инверсии или логического отрицания, а элемент называется инвертор.

Таблица истинности для этого элемента представлена ниже

Таблица 2.1

x

??x

0

1

1

0

Условно графическое обозначение

Рисунок 2.1 - Элемент «НЕ»

Элемент «ИЛИ»

Это элементарная функция двух переменных f(x)=x1vx2. Выполняет функцию логического сложения и обычно называется дизъюнкция, а элемент дизъюнктор.

Таблица истинности для этого элемента представлена ниже

Таблица 2.2

x1

x2

f(x)

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Условно графическое обозначение

Рисунок 2.2 - Элемент «ИЛИ»

Элемент «И»

Это элементарная функция двух переменных f(x)=x1 &x2. Выполняет функцию логического умножения и обычно называется конъюнкция, а элемент конъюнктор.

Таблица истинности для этого элемента представлена ниже:

Таблица 2.3

x1

x2

f(x)

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Условно графическое обозначение

Рисунок 2.3 - Элемент «И»

В данном разделе рассматривается разработка 5-входового мультиплексора.

1.1 Разработка таблицы истинности

Таблица истинности -- это таблица, описывающая логическую функцию. Под «логической функцией» в данном случае понимается функция, у которой значения переменных (параметров функции) и значение самой функции выражают логическую истинность. Например, в двузначной логике они могут принимать значения «истина» или «ложь».

В данной таблице:

x0, х1, х2, х3, x4 - являются адресными входами.

y0, y1, y2, y3, y4, y5, y6, y7, y8, y9, y10, y11, y12, y13, y14, y15, y16, y17, y18, y19, y20, y21, y22, y23, y24, y25, y26, y27, y28, y29, y30, y31- являются информационными входами

F - выходная функция

Разработку таблицы истинности можно увидеть на странице 16-17 (Приложении А).

1.2 Разработка и минимизация схемы с помощью Карт Карно

Карта Карно -- графический способ минимизации переключательных (булевых) функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями и устранение потенциальных гонок. Представляет собой операции попарного неполного склеивания и элементарного поглощения.

Разработку и минимизацию схемы с помощью Карт Карно можно увидеть на странице 20-22 (Приложении В).

Разработка схемы

После получения минимизированной выходной функции строим комбинационную схему мультиплексора на следующих элементах: инвертор, конъюнктор, дизъюнктор, которые выглядят следующим образом:

Рисунок 2.3.1 - а) инвертор (элемент «не»), б) дизъюнктор (элемент «или» в), конъюнктор (элемент «и»), г) вход мультиплексора, д) выход мультиплексора

Разработку схемы можно увидеть на странице 18-19 (Приложении Б).

1.3 Возможные варианты реализации

Каскадное включение мультиплексоров "1 из 16" на базе 1 из 32.

Закономерность построения каскада мультиплексоров аналогична каскадированию дешифраторов. Но построение начинается со входной (а не выходной, как у дешифраторов) очереди каскада. На адресные линии всех мультиплексоров этой очереди подключается соответствующее разрядности базового мультиплексора количество линий адреса. Принципиальное отличие каскада мультиплексоров состоит в том, что все входящие в него мультиплексоры работают одновременно (разрешающий сигнал Е подается на все мультиплексоры сразу).

Схема каскада мультиплексоров на 16 входов на базе 1 из 32, в которой адресные линии x1 и x2 выходного мультиплексора не используются в данной схеме, они остаются в резерве.

цифровой мультиплексор вентильный сигнал

2. Разработка временных диаграмм

С помощью временных диаграмм осуществляется проверка правильности работы программы, так как успешная компиляция файлов проекта не дает гарантии правильности работы проектируемого устройства.

Разработку временной диаграммы можно увидеть на странице 23 (Приложении Г).

3. Схема устройства с управляющим сигналом

Мультиплексор устройство, подключающее единственный выходной канал к одному из входов в зависимости от управляющего сигнала, заданного двоичным кодом. Таким образом, мультиплексор решает задачу, обратную распределителю. Иными словами, мультиплексор позволяет производить прием сигналов с различных направлений.

Разрядность n управляющего сигнала определяет количество входов 5, с которых мультиплексор позволяет осуществлять прием информации.

Заключение

В ходе курсового проекта были получены сведения о построении, функционировании и областях применения мультиплексора. В курсовой работе была реализована схема мультиплексора с 5-ю адресными входами и 32-мя информационными выходами, которая была построена с помощью таблицы истинности.

Приложение

Таблица 2.1.1 - Таблица истинности

x0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

x1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

x2

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

x3

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

x4

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

y0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y2

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y3

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y4

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y5

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y6

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y7

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y8

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y10

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y11

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y12

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y13

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y14

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y15

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y16

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y17

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y18

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y19

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y20

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y21

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y22

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

y23

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

y24

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

y25

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

y26

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

y27

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

y28

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

y29

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

y30

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

y31

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

F

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Рисунок 2.3.1 - Схема мультиплексора, часть 1

Рисунок 2.3.2 - Схема мультиплексора, часть 2

Рисунок 3.1 - Временная диаграмма

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Выполнение синтеза логической схемы цифрового устройства по заданным условиям его работы в виде таблицы истинности. Получение минимизированных функций СДНФ, СКНФ с использованием карт Карно. Выбор микросхем для технической реализации полученных функций.

    контрольная работа [735,9 K], добавлен 10.06.2011

  • Технические характеристики цифрового компаратора. Описание цифровых и аналоговых компонентов: микросхем, датчиков, индикаторов, активных компонентов, их условные обозначения и принцип работы. Алгоритм работы устройства, структурная и принципиальная схемы.

    курсовая работа [1023,2 K], добавлен 29.04.2014

  • Построение схемы цифрового устройства и разработка программы, обеспечивающей работу устройства как цифрового сглаживающего фильтра. Отладка программы. Оценка быстродействия устройства. Преимущества и недостатки цифровых фильтров перед аналоговыми.

    курсовая работа [526,8 K], добавлен 03.12.2010

  • Описание функциональной схемы цифрового устройства для реализации микроопераций. Выбор элементной базы для построения принципиальной электрической схемы цифрового устройства. Разработка и описание алгоритма умножения, сложения, логической операции.

    курсовая работа [684,0 K], добавлен 28.05.2013

  • 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

  • Проектирование цифрового генератора аналоговых сигналов. Разработка структурной, электрической и функциональной схемы устройства, блок-схемы опроса кнопок и работы генератора. Схема делителя с выходом в виде напряжения на инверсной резистивной матрице.

    курсовая работа [268,1 K], добавлен 05.08.2011

  • Проектирование устройства преобразования цифровой информации в аналоговую и наоборот для цифрового магнитофона. Описание используемых интегральных микросхем. Разработка структурной и принципиальной схемы цифрового канала звукозаписи без кодера и декодера.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.10.2010

  • 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

  • Классификация цифровых измерительных приборов, разработка структурной схемы устройства измерения временных величин сигналов. Описание базового микроконтроллера и программного обеспечения. Аппаратно-программные средства контроля и диагностики устройства.

    дипломная работа [647,7 K], добавлен 20.10.2010

  • Основные 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 09.01.2014

  • Описание алгоритма работы и разработка структурной схемы микропроцессорной системы управления. Разработка принципиальной схемы. Подключение микроконтроллера, ввод цифровых и аналоговых сигналов. Разработка блок-схемы алгоритма главной программы.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.06.2016

  • Разработка электрической схемы цифрового устройства на основе базовых интегральных микросхем: упрощение и преобразование; выбор типа логики и конкретных серий. Электрический расчет цифровой схемы, расчет мощностей. Создание топологии в гибридном варианте.

    курсовая работа [610,3 K], добавлен 29.09.2014

  • Разработка 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 16.12.2013

  • Структурная схема цифрового устройства. Проектирование одновибратора на интегральных таймерах. Минимизация логической функции цифрового устройства по методу Квайна и по методу карт Карно. Преобразование двоичного числа. Расчет номиналов сопротивлений.

    курсовая работа [319,2 K], добавлен 31.05.2012

  • 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 структурной схемы устройства. Принцип работы его блоков: источника напряжения, цифрового программируемого устройства, семисегментного дисплея, датчиков давления и температуры. Разработка алгоритма работы управляющей программы, ее блок-схема.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 23.06.2015

  • Разработка и обоснование структурной схемы цифрового корректирующего фильтра. Обоснование общего алгоритма его функционирования. Оценка быстродействияустройства. Отладка разработанной программы. Составление принципиальной схемы устройства и ее описание.

    курсовая работа [774,7 K], добавлен 03.12.2010

  • Разработка блок-схемы и программы работы микропроцессорного устройства для контроля и индикации параметров, изменяющихся по случайному закону 8-разрядного двоичного кода. Разработка принципиальной схемы функционирования устройства в среде САПР P-CAD.

    курсовая работа [709,6 K], добавлен 24.05.2015

  • Разработка структурной схемы электронного устройства "баскетбольный таймер" с диапазоном 10 минут. Составление варианта реализации электрической принципиальной схемы устройства на интегральных микросхемах. Описание схемы работы таймера, его спецификация.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.12.2015

  • Исследование абстрактного цифрового автомата Мили заданного устройства. Алгоритм его работы, таблицы прошивки и возбуждения постоянного запоминающего устройства. Составление функции возбуждения, функциональной и электрической принципиальной схемы.

    курсовая работа [758,5 K], добавлен 18.02.2011

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.