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
МИНОБРНАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра : “ Автоматизация технологических процессов и производств ”
Домашняя работа по дисциплине :
«Цифровые устройства»
на тему: ” Проектирование цифровых устройств”
Выполнил:
Студент: Касицин С. А.
Группа: ТИ-1
Специальность:220301
Преподаватель: Курнасов Е. В.
Москва , 2012 год
Содержание
1. Введение
2. Исходные данные для проектирования
3. Проектирование логической функции с использованием логических интегральных микросхем
4. Минимизация логической функции
5. Проектирование логической функции с использованием любых микросхем серии К555
6. Проектирование логической функции с помощью микросхем К555ЛА3
7. Проектирование логической функции с помощью дешифратора К555ИД3
8. Проектирование логической функции с помощью мультиплексора К555КП7
9. Проектирование делителя частоты на микросхемах К555ИЕ7 и К555ИЕ6
10. Циклограмма
11. Печатная плата
Введение
Целью данной работы, является демонстрация навыков, проектирования цифровых схем и устройств, полученных за прошедший семестр.
Понимание внутренней логики микросхемы особенно важно именно для специалистов по автоматике и промышленной электронике , поскольку цифровые микросхемы изначально создавались для выполнения строго определённых функций в составе ЭВМ. В условиях автоматики и радиотехники они часто выполняют функции , не запланированные в своё время их разработчиками и грамотное использование микросхем в этих случаях прямо зависит от понимания логики их работы . Хорошее знание тонкостей функционирования схем узлов становится жизненно необходимым при поиске неисправностей , когда нужно определить , имеется ли неисправность в данном узле или же на его вход поступают комбинации сигналов , на которые схема узла не рассчитана .
Исходные данные для проектирования
Логическая функция : f=V(X101X011X0001001)
|
№ |
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
F |
|
|
f1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
X |
|
f2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
f3 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
f4 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
f5 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
X |
|
f6 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
f7 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
f8 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
f9 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
X |
|
f10 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
f11 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
f12 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
f13 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
f14 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
f15 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
f16 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Для реализации первоначальной функции нам поьребовалось 13 микросхем.
Проектирование логической функции с использованием логических интегральных микросхем
Интегральная микросхема – микроэлектронное устройство , электронная схема произвольной сложности , изготовленная на полупроводниковом кристалле (пленке) и помещённая в неразборный корпус или без такового , в случае вхождения в состав микросборки . Для проектирования логической функции необходимо составить таблицу истинности для данной функции . Затем нужно выписать уравнение функции , соответствующее таблице истинности и посмотреть , сколько интегральных микросхем понадобится для реализации этой функции . Самые распространенные логические элементы , которые широко используются радиолюбителями – И ( & ) , ИЛИ , НЕ позволяют реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию .
Минимизация логической функции
Карта Карно – графический способ минимизации переключательных функций , обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями и устранение потенциальных гонок . Представляет собой операции попарного неполного склеивания и элементарного поглощения . Карты Карно рассматриваются как перестроенная соответствующим образом таблица истинности функции.
Составим Карту Карно для данной функции :
|
0 X |
1 1 |
3 1 |
2 0 |
|
4 X |
5 0 |
7 1 |
6 1 |
|
12 1 |
13 0 |
15 1 |
14 0 |
|
8 X |
9 0 |
11 0 |
10 0 |
Составим уравнение для данной функции:
4 инвертора + 4 конъюнктора + 1 дизъюнктор
Проектирование логической функции с использованием микросхем К555ЛА3.
Проанализируем функцию:
Используя теорему Де Моргана , произведем замену :
Получим выражение вида:
Произведем логическое упрощение по правилам Де Моргана :
Проектирование логической функции с помощью дешифратора К555ИД3.
Дешифратор – комбинационное устройство , преобразующее n-разрядный двоичный , троичный или k-ичный код в - ичный одноединичный код , где k- основание системы счисления . Логический сигнал появляется на том выходе , порядковый номер которого соответствует двоичному , троичному или k-ичному коду .
Функционирование дешифратора описывается системой коньюкций :
Проектирование логической функции с помощью мультиплексора К555КП7
Мультиплексор – устройство , имеющее несколько сигнальных входов , один или более управляющих входов и один выход . Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход ; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов .
Воспользуемся таблицей истинности для проектирования схемы с помощью мультиплексора:
|
№ |
X4 |
X3 |
X2 |
X1 |
F |
№D |
Вход |
|
|
f1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
X |
D0 |
|
|
f2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
||
|
f3 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
D1 |
|
|
f4 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
||
|
f5 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
X |
D2 |
|
|
f6 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
||
|
f7 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
D3 |
1 |
|
f8 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
||
|
f9 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
X |
D4 |
|
|
f10 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||
|
f11 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
D5 |
0 |
|
f12 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
||
|
f13 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
D6 |
|
|
f14 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
||
|
f15 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
D7 |
|
|
f16 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Реализация схемы с использование мультиплексора К555КП7:
Проектирование делителя частоты на микросхемах К555ИЕ7
План проектирования
Согласно исходным данным K=1653 , произведём выше описанные операции :
m=4096-1653=2443
Для реализации схемы нам понадобится 3 счётчика:
Проектирование делителя частоты на микросхемах К555ИЕ6
Определяем кол-во счётчиков и число m:
Согласно исходным данным K=3872 определяем:
m=10000-1653=8347
Для реализации понадобится 4 счётчика:
Циклограмма
Общее время цикла – 20 сек. Время каждого цикла :
T1=1-9
T2=7-13
T3=12-18
T4=14-20
Отобразим время каждого цикла на графике:
Печатная плата