Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лист
2
Изм.
Лист
№ докум
Подпись
Дата
Содержание
|
Введение |
3 |
|
1 Общие сведения о построении комбинационных и последовательностных схем |
4 |
|
2 Общие понятия о счетчиках 2.1 Виды и разновидности этих устройств 2.2 Принцип работы |
9 9 13 |
|
3 Синтез логических функций 8-ми разрядного реверсивного счетчика |
14 |
|
4 Необходимые логические элементы |
21 |
|
5 Разработка логической схемы 6 Выбор элементной базы для построения 8-ми разрядного реверсивного счетчика 6.1 Принципиальная схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика 6.2 Микросхема серии К155ИЕ7 7. Энергетический расчет разработанного устройства 7.1 Выбор напряжения питания |
21 23 24 24 26 26 |
|
Заключение |
28 |
|
Список использованных источников |
29 |
Введение
Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность «0», «1» и «2» в троичной логике, последовательности «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» и «9» в десятичной логике).
Логические элементы подразделяются по типу использованных в них электронных элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы:
Комбинационными называются такие логические устройства, выходные сигналы которых однозначно определяются входными сигналами (шифратор, дешифратор, мультиплексор, демультиплексор, полусумматор и сумматор), все они выполняют простейшие двоичные, троичные или n-ичные логические функции.
Последовательностными называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти. Основные последовательностные устройства это:
В данной курсовой работе будет рассмотрена реализация синхронного RS-триггера с использованием микросхем серии К555.
1 Общие сведения о построении комбинационных и последовательностных схем
Для реализации функций алгебры логики используются логические элементы, на основе которых создаются логические схемы. Элементы в схемах могут быть однотипные или разнотипные. Логические схемы могут иметь n входов и один или m выходов. Выходные функции задаются набором (комбинацией) входных сигналов и поэтому называются комбинационными схемами (КС).
Синтез комбинационных схем включает в себя следующие этапы:
- постановка задачи;
- составление таблицы истинности, в которой отражена заданная функция при соответствующих сочетаниях переменных;
- построение схемы с учетом оптимального набора элементов.
Одна из основных задач синтеза заключается в выборе типов элементов, на которых будут реализовываться заданные функции. Поэтому необходимо определить минимальный набор логических элементов (базис), образующих функционально полную систему элементов.
Базис – это функционально полный набор элементов, с помощью которого можно реализовать сколь угодно сложную переключательную функцию. Их может быть несколько. Базис из логических элементов И, ИЛИ, НЕ называется основным.
Элемент «И» (AND), иначе его называют «конъюнктор».
Вот так выглядит элемент «И» и его таблица истинности:
Рисунок 1.1 – Элемент «И»
Единица на выходе элемента «И» возникает только тогда, когда на оба входа поданы единицы. Это объясняет название элемента: единицы должны быть И на одном, И на другом входе.
Таблица 1.1 – Таблица истинности элемента «И»
|
Входы |
Выход |
|
|
a |
b |
a И b |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
Элемент «ИЛИ» (OR), иначе его называют «дизъюнктор».
Рисунок 1.2 – Элемент ИЛИ
На выходе возникает единица, когда на один ИЛИ на другой ИЛИ на оба сразу входа подана единица.
Таблица 1.2 – Таблица истинности элемента «ИЛИ»
|
Входы |
Выход |
|
|
a |
b |
a ИЛИ b |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
Элемент «НЕ» (NOT), чаще его называют «инвертор».
Рисунок 1.3 – Элемент НЕ
Связь между входом х этой схемы и выходом z можно записать соотношением Z = , где х читается как «не х» или инверсия.
Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1 на выходе 0.
Таблица 1.3 Таблица истинности элемента «НЕ»
|
Вход |
Выход |
|
a |
НЕ a |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
Элемент «И-НЕ» (NAND, штрих Шеффера).
Рисунок 1.4 – Элемент И-НЕ
Элемент И-НЕ работает точно так же как «И», только выходной сигнал полностью противоположен. Там где у элемента «И» на выходе должен быть «0», у элемента «И-НЕ» - единица. И наоборот. Это легко понять по эквивалентной схеме элемента:
Рисунок 1.5 - Эквивалентная схема элемента И-НЕ
Таблица 1.4 – Таблица истинности элемента «И-НЕ»
|
Входы |
Выход |
|
|
a |
b |
с |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
Элемент «ИЛИ-НЕ» (NOR, стрелка Пирса).
Рисунок 1.6 – Элемент ИЛИ-НЕ
Мнемоническое правило для ИЛИ-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
Таблица 1.5 – Таблица истинности элемента «ИЛИ-НЕ»
|
Входы |
Выход |
|
|
a |
b |
с |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
2.Общие понятия о 8-ми разрядном реверсивном счетчике
Счетчиками называют устройства, ведущие счет числа импульсов.
Счетчики применяют не только для счета, но и для выполнения иных операций, которые можно свести к счету импульсов, а именно: преобразование количества импульсов в определенный код, деление частоты, суммирование или вычитание количества сигналов, распределение сигналов и т.д.
Цель и средства выполнения курсового проекта
Целью данного курсового проекта будет создание устройства под названием 8-ми разрядный реверсивный счетчик. Это устройство будет построено на RS-тригеррах.
2. Назначение и характеристика 8-ми разрядного реверсивного счетчика
Реверсивный счетчик предназначен для счета в положительном и обратном направлении. По способу организации счета счетчики бывают: асинхронные или синхронные.
Основная характеристика счетчика – модуль счета, или емкость счетчика Kсч.. Это количество поступивших входных сигналов, которое возвращает счетчик в исходное состояние.
2.1. Виды и разновидности этих устройств
Классификация:
1)По направлению счёта:
Суммирующий счетчик
В простейшем случае двоичный счетчик может быть образован из асинхронных Т-триггеров, соединенных последовательно. При этом сигналы счета a поступают на вход Т-триггера младшего разряда счетчика. Выход Q триггера каждого разряда соединен со входом Т соседнего триггера более старшего разряда. Поскольку в процессе счета переключение триггеров отдельных разрядов в этом счетчике осуществляется последовательно разряд за разрядом, такой счетчик носит название счетчика с последовательным переносом. Для ликвидации неустойчивых состояний используются двухступенчатые триггера. Схема счетчика имеет следующий вид (рис.2.1 ):
Рис. 2.1Суммирующий счетчик
Числа, формируемые счетчиком, могут быть выведены из него в параллельной форме посредством одновременного опроса состояния всех разрядов счетчика.
Вычитающий счетчик.
Вычитающий счетчик также может быть построен из последовательно соединенных Т-триггеров. На вход младшего разряда счетчика поступают сигналы счета, а входы последующих разрядов соединены с обратными выходами предшествующих триггеров. В результате получается асинхронный вычитающий счетчик с последовательным переносом (рис. 2.2).
Рис. 2.2Вычитающий счетчик.
2)По способу построения цепи переноса:
Цифровой счетчик импульсов - это цифровой узел, который осуществляет счет поступающих на его вход импульсов. Результат счета формируется счетчиком в заданном коде и может храниться требуемое время. Счетчики строятся на триггерах, при этом количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2n - 1, где n - число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0. Счетчики бываютсуммирующие, когда счет идет на увеличение, и вычитающие - счет на уменьшение. Если счетчик может переключаться в процессе работы с суммирования на вычитание и наоборот, то он называется реверсивным. Коль счетчики строят на триггерах, посмотрим, как все это работает:
Рис. 2.4 - Схема счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах.
Для повышения быстродействия применяют способ одновременного формирования сигнала переноса для всех разрядов. Достигается это введением элементов И, через которые тактовые импульсы поступают сразу на входы всех разрядов счетчика. Посмотрим на схему:
Рис. 2.5 - Счетчик с параллельным переносом.
С первым триггером все понятно. На вход второго триггера тактовый импульс пройдет только тогда, когда на выходе первого триггера будет лог. 1 (особенность схемы И), а на вход третьего - когда на выходах первых двух будет лог. 1 и т. д. Как видно из схемы, с увеличением числа разрядов увеличивается число лог. элементов И, причем чем выше разряд, тем больше входов у элемента. Это является недостатком таких счетчиков.
С комбинированным переносом
Комбинированный, т. е. параллельно-последовательный перенос применяется при построении многоразрядных счетчиков, которые должны иметь высокое быстродействие. Функциональная схема таких счетчиков состоит из группы триггеров, внутри каждой из которых организуется параллельный перенос, а между группами – последовательный. В примере на рис. 2.6 счетчик состоит из четырехразрядных счетчиков с параллельным переносом. На выходе каждой группы триггеров включен элемент И, который формирует сигнал переноса в следующую группу при заполнении триггеров единицами.
Рис. 2.6 Реверсивный счетчик на Т-триггерах: а – функциональная схема; б – схема управляющая напряжением счета.
Рис. 2.7 Многоразрядный счетчик с комбинированным переносом.
3)По способу переключения триггера:
В синхронных счетчиках входной сигнал поступает на все триггеры одновременно (рис. 2.8).
Выходной код синхронного счетчика требует дополнительного преобразования, для этого используются дополнительные комбинационные схемы.
Счетчик, реализованный на синхронных триггерах, на тактовый вход которых поступают разные сигналы, называется асинхронным импульсным счетчиком. На рис. 2.9 приведены схема счетчика и его временные диаграммы.
Рис. 2.9Асинхронные счетчики.
Основным недостатком асинхронных импульсных счетчиков является последовательное срабатывание триггеров, следовательно, большое время реакции последнего триггера на изменение входного сигнала.
2.2. Принцип работы
Интегральные четырехразрядные счетчики с выходами переноса и займа объединяются с использованием этих выходов. Например, при объединении суммирующих счетчиков необходимо соединить выход «>15» одного со счетным входом другого. При объединении реверсивных счетчиков, имеющих выходы сигналов переноса «> 15» и займа «<О», необходимо эти выходы соединить соответственно с суммирующим и вычитающим входами следующего счетчика. Пример восьмиразрядного реверсивного счетчика приведен на рис. 2.17. Возможности указанной микросхемы допускают установку заданного исходного состояния счетчика путем записи в него по D-входам (D1÷D4) нужной кодовой комбинации (а0 ... а7) при наличии разрешающего сигнала на входе Сз а п. Кроме того, по шинам «Уст. О» и «Уст. 1» счетчик можно заполнить нулями или единицами.
Результат счета снимается с выходов Q1 ÷ Q8. Счетчик можно использовать для деления числа (частоты повторения) импульсов на 16, если использовать выход «> 15» первой микросхемы, и на 256, если использовать аналогичный выход второй микросхемы.
Для построения реверсивного счетчика необходимо объединить схемы суммирующего и вычитающего счетчиков. Схема асинхронного реверсивного счетчика с последовательным переносом имеет следующий вид (рис. 2.3):
Рис. 2.3Схема асинхронного реверсивного счетчика
3. Синтез логических функций 8-ми разрядного реверсивного счетчика
Рис3Синтез логических функций
Таблица 3Таблица истинности.
|
Номер входного импульса |
Q7 |
Q6 |
Q5 |
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
4 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
6 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
8 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
10 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
12 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
13 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
14 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
16 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
17 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
18 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
19 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
20 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
21 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
22 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
23 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
24 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
25 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
26 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
27 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
28 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
29 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
30 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
31 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
32 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
33 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
34 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
35 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
36 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
37 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
38 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
39 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
40 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
41 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
42 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
43 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
44 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
45 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
46 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
47 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
48 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
49 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
50 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
51 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
52 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
53 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
54 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
55 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
56 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
57 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
58 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
59 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
60 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
61 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
62 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
63 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
64 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
65 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
66 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
67 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
68 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
69 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
70 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
71 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
72 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
73 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
74 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
75 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
76 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
77 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
78 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
79 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
80 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
81 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
82 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
83 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
84 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
85 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
86 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
87 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
88 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
89 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
90 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
91 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
92 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
93 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
94 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
95 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
96 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
97 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
98 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
99 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
100 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
101 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
102 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
103 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
104 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
105 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
106 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
107 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
108 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
109 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
110 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
111 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
112 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
113 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
114 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
115 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
116 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
117 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
118 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
119 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
120 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
121 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
122 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
123 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
124 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
125 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
126 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
127 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
128 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
129 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
130 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
131 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
132 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
133 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
134 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
135 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
136 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
137 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
138 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
139 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
140 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
141 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
142 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
143 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
144 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
145 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
146 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
147 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
148 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
149 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
150 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
151 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
152 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
153 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
154 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
155 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
156 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
157 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
158 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
159 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
160 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
161 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
162 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
163 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
164 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
165 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
166 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
167 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
168 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
169 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
170 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
171 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
172 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
173 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
174 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
175 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
176 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
177 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
178 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
179 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
180 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
181 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
182 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
183 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
184 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
185 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
186 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
187 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
188 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
189 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
190 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
191 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
192 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
193 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
194 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
195 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
196 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
197 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
198 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
199 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
200 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
201 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
202 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
203 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
204 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
205 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
206 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
207 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
208 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
209 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
210 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
211 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
212 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
213 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
214 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
215 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
216 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
217 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
218 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
219 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
220 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
221 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
222 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
223 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
224 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
225 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
226 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
227 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
228 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
229 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
230 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
231 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
232 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
233 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
234 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
235 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
236 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
237 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
238 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
239 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
240 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
241 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
242 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
243 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
244 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
245 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
246 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
247 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
248 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
249 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
250 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
251 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
252 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
253 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
254 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
255 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
256 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 3.1 – Таблица истинности 8-х разрядного реверсивного счетчика
4.Необходимые логические элементы
В 8-ми разрядном реверсивном счетчике будут применяться логические элементы [И-ИЛИ]
5.Разработка логической схемы
Логическая схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика показана на рисунке 4.1
Микросхемы К155ИЕ7-четырехразрядные реверсивные счетчики, аналогичные по структуре. Счетчик ИЕ7 (рис. 4.1, б) - двоичный. На рис. 4.1, г показана цоколевка этого счетчика. Импульсные тактовые входы для счета на увеличение Сu (вывод 5) и на уменьшение Сd (вывод 4) в этих микросхемах раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным перепадам тактовых импульсов от низкого уровня к высокому на каждом из этих тактовых входов.
Рис.4.1Схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика.
Для упрощения построения счетчиков с числом разрядов, превышающим четыре, обе микросхемы имеют выводы окончания счета на увеличение (_ТСu, вывод 12) и на уменьшение (_ТСd, вывод 13). От этих выводов берутся тактовые сигналы переноса и заема для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика. Дополнительной логики при последовательном соединении этих счетчиков не требуется: выводы _ТСu и _ТСd предыдущей микросхемы присоединяются к выводам Сu и Сd последующей. По входам разрешения параллельной загрузки РЕ и сброса R запрещается действие тактовой последовательности и даются команды загрузки четырехразрядного кода в счетчик или его сброса.
В микросхеме ИЕ7 счетчики основаны на четырех двухступенчатых триггерах "мастер-помощник". Десятичный счетчик отличается от двоичного (см. его схему на рис. 4.1) внутренней логикой, управляющей триггерами. Счетчики можно переводить в режимы сброса, параллельной загрузки, а также синхронного счета на увеличение и уменьшение.
Если на вход Cd подается импульсный перепад от низкого уровня к высокому (дается команда на уменьшение-down), от содержимого счетчика вычитается 1. Аналогичный перепад, поданный на входе Сu, увеличивает (up) счет на 1. Если для счета используется один из этих входов, на другом тактовом входе следует зафиксировать напряжение высокого логического уровня. Первый триггер счетчика не может переключиться, если на его тактовом входе зафиксировано напряжение низкого уровня. Во избежание ошибок менять направление счета следует в моменты, когда запускающий тактовый импульс перешел на высокий уровень, т. е. во время плоской вершины импульса.
На выходах ТСu (окончание счета на увеличение, вывод 12) и ТСd (окончание счета на уменьшение, вывод 13) нормальный уровень-высокий. Если счет достиг максимума (цифра 9 для ИЕ7), с приходом следующего тактового перепада на вход Cu от высокого уровня к низкому (более 9 или более 15) на выходе ТСu появится низкое напряжение. После возврата напряжения на тактовом входе Сu к высокому уровню напряжение на выходе ТСd останется низким еще на время, соответствующее двойной задержке переключения логического элемента ТТЛ.
Аналогично на выходе ТСd появляется напряжение низкого уровня, если на вход Сu пришел счетный перепад низкого уровня. Импульсные перепады от выходов ТСu и ТСd служат, таким образом, как тактовые для последующих входов Сu и Сd при конструировании счетчиков более высокого порядка. Такие многокаскадные соединения счетчиков ИЕ6 и ИЕ7 не полностью синхронные, поскольку на последующую микросхему тактовый импульс передается с двойной задержкой переключения.
Если на вход разрешения параллельной загрузки РЕ (вывод 11) подать напряжение низкого уровня, то код, зафиксированный ранее на параллельных входах DO-D3 (выводы 15, 1, 10 и 9), загружается в счетчик и появляется на его выходах QO-Q3 (выводы 3, 2, 6 и 7) независимо от сигналов на тактовых входах. Следовательно, операция параллельной загрузки - асинхронная.
Параллельный запуск триггеров запрещается, если на вход сброса R (вывод 14) подано напряжение высокого уровня. На всех выходах Q установится низкий уровень. Если во время (и после) операций сброса и загрузки придет тактовый перепад (от Н к В), микросхема примет его как счетный.
Счетчик К155ИЕ7 (74193) потребляют ток 102 мА. Маломощные варианты этих микросхем с переходами Шотки имеют ток потребления 34 мА. Максимальная тактовая частота 25 МГц;
время задержки распространения сигнала от входа Сu до выхода _Тсu 26 нc, аналогичные задержки от входа РЕ до выхода Q3 составляют 40 нc. Время действия сигнала сброса (от входа R до выходов Q) 35 нc.
6. Выбор элементной базы для построения 8-ми разрядного реверсивного счетчика
В данном курсовом проекте я буду использовать микросхему серии К155ИЕ7. Микросхема К155ИЕ7 это RS-триггер на котором будет построен 8-ми разрядный реверсивный счетчик.
6.1 Принципиальная схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика
Принципиальная схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика показана на рисунке5.2
Рис.5.2Принципиальная схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика
6.2 Микросхема серии К155ИЕ7
Условное графическое обозначение Рис 5.3
1 - вход информационный D2;
2 - выход второго разряда Q2;
3 - выход первого разряда Q1;
4 - вход "обратный счет";
5 - вход "прямой счет";
6 - выход третьего разряда Q3;
7 - выход четвертого разряда Q4;
8 - общий;
9 - вход информационный D8;
10 - вход информационный D4;
11 - вход предварительной записи;
12 - выход "прямой перенос";
13 - выход "обратный перенос";
14 - вход установки "0" R;
15 - вход информационный D1;
16 - напряжение питания;
Рис.5.2Принципиальная схема 8-ми разрядного реверсивного счетчика
Корпус ИМС К155ИЕ7
Электрические параметры
|
1 |
Номинальное напряжение питания |
5 В 5 % |
|
2 |
Выходное напряжение низкого уровня при Uп=4,75 В |
не более 0,4 В |
|
3 |
Выходное напряжение высокого уровня при Uп=4,75 В |
не менее 2,4 В |
|
4 |
Напряжение на антизвонном диоде при Uп=4,75 В |
не менее -1,5 В |
|
5 |
Помехоустойчивость |
не менее 0,4 В |
|
6 |
Входной ток низкого уровня |
не более 1,6 мА |
|
7 |
Входной ток высокого уровня |
не более 0,04 мА |
|
8 |
Входной пробивной ток |
не более 1 мА |
|
9 |
Ток короткого замыкания |
-18...-65 мА |
|
10 |
Ток потребления |
не более 102 мА |
|
11 |
Потребляемая статическая мощность |
не более 535 мВт |
|
12 |
Время задержки выключения от входа "уст.0" до выхода Q |
не более 35 нс |
|
13 |
Время задержки выключения от входа предварительной записи до выхода Q |
не более 40 нс |
|
14 |
Время задержки включения от входа предварительной записи до выхода Q |
не более 40 нс |
|
15 |
Время задержки выключения от входа "прямой счет" до выхода "прямой перенос" |
не более 26 нс |
|
16 |
Время задержки включения от входа "прямой счет" до выхода "прямой перенос" |
не более 24 нс |
|
17 |
Время задержки включения от входа "обратный счет" до выхода Q |
не более 47 нс |
|
18 |
Время задержки выключения от входа "обратный счет" до выхода Q |
не более 38 нс |
|
19 |
Коэффициент разветвления по выходу |
10 |
|
20 |
Максимальная длительность фронта (среза) входного импульса |
не более 150 нс |
Зарубежные аналоги:SN74193N, SN74193J.
7. Энергетический расчет разработанного устройства
7.1 Выбор напряжения питания
Номинальное напряжение питания микросхемы (U) – 5 В, коэффициент фильтрации (kф) – 0,5 %, ток потребления микросхемы (I) – 30 мА.
Для источника света, возьмём LED светодиоды диаметром 5 мм, зеленый цвет свечения светодиода. Параметры светодиода: напряжение светодиода (Uсвет.) – 2,8 Вток потребляемый светодиодом (Iсвет.) – 15 мА.
Для расчета транзистора напряжение сети (Uв) – 220 В, частота сети – 50 Гц.
7.2 Расчет мощности
PD=U*I=5(В)*0,03(А)=0,15 Вт
PD(1-4) =P*4 =0,15*4=0,6 Вт
PVD= Uсвет.*Iсвет.=3*0,01=0,03 Вт
PVD(1-8)=PVD*8=0,03*8=0,24 Вт
PR=U* Iсвет.=5*0,11=0,55 Вт
PR(1-8)=PR*8=0,55*8=4,4 Вт
PОб.= PD(1-4)+ PVD(1-8)+ PR(1-8)=0,6+0,24+4,4=5,24 Вт
PКЗ= PОб.*0,5=1,24*0,5=0,62 Вт
PРас.= PОб.+ PКЗ=1,24+0,62=1,86 Вт
7.3 Расчет резистора для светодиода
1) RРез.= (U- Uсвет.)/ Iсвет.=(5-2,8)/0,01=220 Ом
7.4 Расчет трансформатора
1) UI=U*1,11=5*1,11=5,55 В ≈ 5,7 В
2) UII=5,8 В
3) III=PОб./ UII=1,24/5,8=0,21 А
4) kтр.= UI/III=5,7/5,8=0,98 ≈ 0,1
5) II=III/ kтр=0,21/0,1=2,1 А
7.5 Расчет фильтра
1) С1= С2
2) Сф=(3200*Iн)/(Uн*kн)= (3200*20*10-6)/(0,5*5)=25,6 мкФ
Заключение
Конец XX и начало XXI века ознаменовались значительными достижениями в области информационных технологий. Персональные компьютеры, мобильные телефоны, автомобильная электроника и многие другие изделия массового спроса придали ускорение новым методам создания печатных плат и печатных узлов. Здесь, прежде всего, следует отметить монтаж на поверхность, создание новых видов корпусов для интегральных схем, а также новых технологических приемов изготовления печатных плат: создание микропереходов, сверхплотный монтаж, применение встроенных пассивных элементов и др.
Зарождаясь как уникальные технологии, они со временем стали доступны для массового производства. Производители технологического оборудования обеспечили поддержку этим процессам, и в настоящее время проектировщик плат должен опираться на новые технологические нормы. Соответствующие изменения происходят в развитии интегральных микросхем.
Уменьшение размеров элементов полупроводниковых структур привело к повышению быстродействия микросхем, увеличению их степени интеграции и повышению функциональной сложности. При этом резко возросло число выводов у корпусов, и видоизменилась их конструкция. Все это сказывается как на топологических аспектах проектирования плат, так и на их электрических характеристиках.
В данной работе были закреплены знания, полученные на лекциях по предмету МСХТ. Реализована логическая функция заданного комбинационного устройства (синхронный RS - триггер), составлены его логическая и электрическая принципиальная схемы.
Список использованных источников
1. Шульгин О.А., Шульгина И.Б., Воробьев А.Б., Котова В.А «Электронный справочник по цифровым логическим микросхемам»
2.http://www.trigger.com - бесплатная техническая библиотека
3. http://www.mirasu.com - форум по радиоэлектронике
4. http://www.microchip.su - научная и студенческая информация
5. http:// proelectro.ru- технический форум