Проектування спеціалізованого обчислювального пристрою

Розробка спеціалізованих синхронних лічильників на базі універсальних JK-тригерів та на основі паралельного регістра і ПЗП. Ознайомлення із структурою і принципами роботи пристроїв; представлення їх функціональних та принципових електричних схем.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык украинский
Дата добавления 03.06.2011
Размер файла 2,4 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/

Інститут дистанційного навчання Національного університету "Львівська політехніка"

Хмельницький НКЦ

Кафедра спеціалізованих комп'ютерних систем

Курсовий проект

на тему: "Проектування спеціалізованого обчислювального пристрою"

Виконав: студ. гр. КІМ-21з

Мевшук Г.Г.

Прийняв: ст. викладач

Кудрявцев О.Т.

Львів

2011

Анотація

В курсовому проекті розроблено спеціалізований синхронний двійковий 4-х розрядний лічильник із заданим порядком перерахунку на основі:

- універсальних JK-тригерів;

- універсального двійкового лічильника;

- паралельного регістра і ПЗП.

Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim подані у пояснювальній записці, а також в електронному варіанті. В пояснювальній записці подано огляд існуючих методів розробки лічильника, а також описана його проектна часова діаграма та схема електрична принципова.

Зміст

Вступ

1. Постановка задачі

2. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на базі універсальних JK-тригерів

2.1 Функціональна схема спеціалізованого лічильника

2.2 Проектування таблиці переходів спеціалізованого лічильника

2.3 Проектування логічних функцій керування спеціалізованого лічильника

2.4 Принципова електрична схема і перелік елементів спеціалізованого лічильника

2.5 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

2.6 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim

2.7 Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

3. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на базі універсального двійкового лічильника

3.1 Функціональна схема спеціалізованого лічильника

3.2 Проектування таблиці переходів спеціалізованого лічильника

3.3 Проектування логічних функцій виходів спеціалізованого лічильника

3.4 Принципова електрична схема і перелік елементів спеціалізованого лічильника

3.5 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

3.6 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim

3.7 Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

4. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на базі паралельного регістра і ПЗП

4.1 Функціональна схема спеціалізованого лічильника

4.2 Проектування таблиці переходів спеціалізованого лічильника

4.3 Проектування таблиці прошиття ПЗП спеціалізованого лічильника

4.4 Принципова електрична схема і перелік елементів спеціалізованого лічильника

4.5 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

4.6 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim

4.7 Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

Висновки

Список літератури

Вступ

Лічильник - це пристрій для підрахунку кількості вхідних імпульсів. Число, яке представлене станом його входів по фронту кожного імпульсу, змінюється на одиницю.

Найбільш прості лічильники - двійкові. Лічильники можна реалізувати на тригерах. При цьому тригери з'єднують послідовно. Вихід кожного тригера безпосередньо діє на тактовий вхід наступного. Для цього, щоб реалізувати сумуючий лічильник, необхідно лічильний вхід наступного тригера підключити до інверсного виходу попереднього. Для того, щоб змінити напрямок лічби (реалізувати лічильник, що віднімає), можна запропонувати наступні методи:

а) Зчитувати вихідні сигнали лічильника не з прямих, а з інверсних виходів тригерів. Число, яке утворюється станом інверсних виходів тригерів лічильника, пов'язане з числом, яке утворене станом прямих виходів тригерів наступним співвідношенням:

NПР=2n - NІНВ - 1, (1)

- де n - розрядність виходу лічильника.

б) Змінити структуру зв'язків в лічильнику: подати на лічильний вхід наступного тригера сигнал не х інверсного, а з прямого виходу. В цьому випадку змінюється послідовність перемикання тригерів.

Лічильники характеризуються числом станів протягом одного періоду (циклу). Часто число станів називають коефіцієнтом перерахування КСЧ, який дорівнює відношенню числа імпульсів NC на виході до числа імпульсів NQСТ на виході старшого розряду за період: КСЧ = NC/NQCT (2)

При виконанні курсового проекту, необхідно ознайомився з принципами роботи лічильників, їх структурою а також різними методами їх реалізації. В курсовому проекті розробити спеціалізований синхронний двійковий 4-розрядний лічильник із заданим порядком перерахунку на основі: синхронний лічильник тригер регістр

1) універсальних JK-тригерів;

2) універсального двійкового лічильника;

3) паралельного регістра і ПЗП.

1. Постановка задачі

Розглянемо приклад проектування 4-розрядного лічильника з наступним порядком перерахунку:

Варіант

3

15

10

4

9

13

0

2

8

5

11

1

7

14

6

12

13

> > > > > > > > > > > > > > > >

2. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на базі універсальних JK-тригерів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 Функціональна схема спеціалізованого лічильника.

Таблиця 1 - Таблиця переходів спеціалізованого лічильника:

Попередній стан

Наступний стан

Функції керування тригерами

DEC

Q3

Q2

Q1

Q0

DEC

Q3

Q2

Q1

Q0

J3

K3

J2

K2

J1

K1

J0

K0

0

0

0

0

0

3

0

0

1

1

0

X

0

X

1

X

1

X

1

0

0

0

1

15

1

1

1

1

1

X

1

X

1

X

X

0

2

0

0

1

0

10

1

0

1

0

1

X

0

X

X

0

0

X

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

0

X

1

X

X

1

X

1

4

0

1

0

0

9

1

0

0

1

1

X

X

1

0

X

1

X

5

0

1

0

1

13

1

1

0

1

1

X

X

0

0

X

X

0

6

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

X

X

1

X

1

0

X

7

0

1

1

1

2

0

0

1

0

0

X

X

1

X

0

X

1

8

1

0

0

0

8

1

0

0

0

X

0

0

X

0

X

0

X

9

1

0

0

1

5

0

1

0

1

X

1

1

X

0

X

X

0

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

X

0

0

X

X

0

1

X

11

1

0

1

1

1

0

0

0

1

X

1

0

X

X

1

X

0

12

1

1

0

0

7

0

1

1

1

X

1

X

0

1

X

1

X

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

X

0

X

0

1

X

X

1

14

1

1

1

0

6

0

1

1

0

X

1

X

0

X

0

0

X

15

1

1

1

1

12

1

1

0

0

X

0

X

0

X

1

X

1

Логічні функції керування спеціалізованого лічильника:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Діаграма роботи спеціалізованого лічильника.

Рисунок 2 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника

Рисунок 3 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim.

Рисунок 4 Результати моделювання спеціалізованого лічильника в графічному вигляді.

Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

Оскільки в схемі потужність споживають лише мікросхеми, необхідно визначити сумарне значення споживаних потужностей усіх мікросхем:

Таблиця 2 - Розрахунок споживаної потужності.

Найменування мікросхеми

Кількість‚ N

Pсп i‚ мВт

Pсп i*N, мВт

К555ЛН1

1

25

25

К555ЛИ3

1

28

28

К555ЛА3

3

16.5

49.5

К555ТВ6

2

44

88

Усього

190.5

Отже, споживана потужність схеми не перевищує 0,2 Вт.

3. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на базі універсального двійкового лічильника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5 Функціональна схема спеціалізованого лічильника.

Таблиця переходів спеціалізованого лічильника:

В якості основи схеми використаємо універсальний синхронний сумуючий лічильник К555ИЕ10. Він дозволяє здійснювати перерахунок імпульсів в природньому порядку: 0 > 1 > 2 > ... > 15.

Для того, щоби отримати лічильник із заданим порядком перерахунку, виконаємо перекодування станів універсального лічильника за допомогою логічної схеми згідно таблиці:

Таблиця 3 - Таблиця переходів спеціалізованого лічильника.

Стан лічильника ИЕ10

Стан спеціалізованого лічильника

DEC

Q3

Q2

Q1

q0

DEC

Q3

Q2

Q1

Q0

0

0

0

0

0

3

0

0

1

1

1

0

0

0

1

15

1

1

1

1

2

0

0

1

0

10

1

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

4

0

1

0

0

9

1

0

0

1

5

0

1

0

1

13

1

1

0

1

6

0

1

1

0

0

0

0

0

0

7

0

1

1

1

2

0

0

1

0

8

1

0

0

0

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

5

0

1

0

1

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

11

1

0

1

1

1

0

0

0

1

12

1

1

0

0

7

0

1

1

1

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

14

1

1

1

0

6

0

1

1

0

15

1

1

1

1

12

1

1

0

0

Проектування логічних функцій виходів спеціалізованого лічильника.

Перекодування станів виконаємо за допомогою логічних схем, що підключаються до виходів лічильника ИЕ10 і формують розряди вихідного коду стану за наведеною таблицею:

Часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

Рисунок 6 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника

Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim Оскільки бібліотека пакету MultiSim не містить моделі лічильника К555ИЕ10, використаємо модель аналогічного лічильника К555ИЕ18 (74163N).

Рисунок 7 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim.

Рисунок 8 Результати моделювання спеціалізованого лічильника в графічному вигляді.

Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

Оскільки в схемі потужність споживають лише мікросхеми, необхідно визначити сумарне значення споживаних потужностей усіх мікросхем:

Таблиця 4 - Розрахунок споживаної потужності.

Найменування мікросхеми

Кількість‚ N

Pсп i‚ мВт

Pсп i*N, мВт

К555ИЕ10

1

176

176

К555ЛН1

1

25

25

К555ЛА3

2

16.5

33

К555ЛА4

3

13.5

40.5

Усього

274.5

Отже, споживана потужність схеми не перевищує 0,3 Вт.

4. Проектування спеціалізованого синхронного лічильника на основі паралельного регістра і ПЗП

Рисунок 9 Функціональна схема синхронного лічильника на основі паралельного регістра і ПЗП.

Проектування таблиця переходів спеціалізованого лічильника:

В якості основи схеми використаємо 4-розрядний регістр К555ТМ8, а для формування функцій переходів - ПЗП К556РТ11 (ємність 2564, вихід з Z-станом).

Таблиця 5 - Таблиця переходів спеціалізованого лічильника.

Попередній стан

Наступний стан

DEC

Q3

Q2

Q1

Q0

DEC

D3

D2

D1

D0

0

0

0

0

0

3

0

0

1

1

1

0

0

0

1

15

1

1

1

1

2

0

0

1

0

10

1

0

1

0

3

0

0

1

1

4

0

1

0

0

4

0

1

0

0

9

1

0

0

1

5

0

1

0

1

13

1

1

0

1

6

0

1

1

0

0

0

0

0

0

7

0

1

1

1

2

0

0

1

0

8

1

0

0

0

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1

5

0

1

0

1

10

1

0

1

0

11

1

0

1

1

11

1

0

1

1

1

0

0

0

1

12

1

1

0

0

7

0

1

1

1

13

1

1

0

1

14

1

1

1

0

14

1

1

1

0

6

0

1

1

0

15

1

1

1

1

12

1

1

0

0

Проектування таблиці прошиття ПЗП спеціалізованого лічильника

Таблиця 5 -Таблиця прошиття ПЗП спеціалізованого лічильника.

Адреса

Дані

HEX

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

D3

D2

D1

D0

DEC

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

3

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

15

2

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

10

3

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

4

4

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

9

5

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

0

1

13

6

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

7

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

2

8

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

8

9

0

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

5

10

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

11

11

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

12

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

1

1

7

13

0

0

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

14

14

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

0

6

15

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

12

Рисунок 10 Проектована часова діаграма роботи спеціалізованого лічильника.

Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim

Оскільки бібліотека пакету MultiSim не містить моделі ПЗП КР556РТ11, реалізуємо логічні функції переходів за допомогою логічних функцій:

Рисунок 11 Результати моделювання схеми спеціалізованого лічильника в пакеті MultiSim.

Рисунок 12 Результати моделювання спеціалізованого лічильника в графічному вигляді.

Розрахунок споживаної потужності розробленої схеми

Оскільки в схемі потужність споживають лише мікросхеми, необхідно визначити сумарне значення споживаних потужностей усіх мікросхем:

Таблиця 6 - Розрахунок споживаної потужності.

Найменування мікросхеми

Кількість‚ N

Pсп i‚ мВт

Pсп i*N, мВт

К555ТМ8

1

99

99

КР556РТ11

1

700

700

Усього

799

Отже, споживана потужність схеми не перевищує 0,8 Вт.

Висновки

При виконанні курсового проекту, ознайомився з принципами роботи лічильників, їх структурою а також різними методами їх реалізації. В курсовому проекті розроблявся спеціалізований синхронний двійковий 4-розрядний лічильник із заданим порядком перерахунку на основі:

4) універсальних JK-тригерів;

5) універсального двійкового лічильника;

6) паралельного регістра і ПЗП.

Поставлена задача у створенні спеціалізованого синхронного двійкового 4-розрядного лічильника, була виконана у повному обсязі та з додатковими завданнями, які були поставлені для кращої реалізації проекту. При розробці даного проекту, було використано велику кількість літератури, з метою покращення своїх знань та навичок. Література використовувалась, також з метою докладнішого вивчення властивостей різних елементів.

До цього проекту була розроблена пояснювальна записка, згідно самостійної розробки аналогічного проекту. Дана записка містить чотири розділи для зручної розробки проекту. В кожному розділі детально розписані всі дії які буде необхідно виконати для того щоб реалізувати створення даного проекту.

Список літератури

1. Цифровые и аналоговые интегральные микросхеми: Справочник./ Под ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.

2. Цифровые интегральные схеми: Справочник. / Под ред. П.П.Мальцева. - М.: Радио и связь, 1994.

3. Шило В.Л. Популярные цыфровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь 1987.

4. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2000.

5. Полупроводниковые БИС ЗУ: Справочник. / Под ред. Гордонова А.Ю. - М.: Радио и связь, 1987.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Розробка цифрового приладу відеоспостереження з автономним живленням від аккумуляторних батарей на базі некольорового ПЗС-сенсору з накопиченням даних на флеш-пам’ять. Опис структурних, функціональних та принципових схем пристрою та його елементів.

    курсовая работа [146,4 K], добавлен 23.12.2011

  • Обґрунтування й вибір функціональної схеми генератора коливань. Вибір і розрахунок принципових схем його вузлів. Моделювання роботи функціональних вузлів електронного пристрою на ЕОМ. Відповідність характеристик і параметрів пристрою технічним вимогам.

    курсовая работа [79,7 K], добавлен 15.12.2010

  • Теоретична основа роботи тригерів. Перевірка роботи тригера в статичному режимі за логічною таблицею станів. Складання монтажних схем RS-, RSC-, JK-, D-тригерів. Монтажні схеми та умовні позначення тригерів. Щабель запам'ятовування інформації.

    лабораторная работа [271,0 K], добавлен 10.11.2013

  • Вивчення понняття, функціональної схеми. принципу дії та прикладів застосування тригерів. Характеристика електричних пристроїв із коллекторно-базовими та емітерними зв"язками. Розгляд способів запуску симетричих тригерів: роздільний, рахунковий.

    реферат [283,8 K], добавлен 30.01.2010

  • Причини для розробки цифрових пристроїв обробки інформації, їх призначення і область застосування. Блок-схема алгоритму роботи. Розробка функціональної схеми пристрою та принципової схеми обчислювального блока. Виконання операції в заданій розрядності.

    курсовая работа [691,7 K], добавлен 29.09.2011

  • Методика проектування комбінаційних пристроїв. Математичний апарат цифрової мікросхемотехніки. Формалізоване подання алгоритму функціонування комбінаційного пристрою у вигляді таблиці істинності. Побудова електричної схеми пристрою по логічній функції.

    курсовая работа [53,0 K], добавлен 19.09.2014

  • Функціональна електрична схема і програма ПЗП мікропроцесорного пристрою для вимірювання температури. Розробка структурної схеми пристрою. Обґрунтування вибору комплектуючих. Опис електричних параметрів та загальних схем підключення основних мікросхем.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.05.2011

  • Розробка термометра на базі мікроконтролера Atmega 8535. Визначення температури через аналогово-цифрове перетворення. Принципова схема пристрою. Варіанти з'єднання ліній портів з сегментами індикатора. Алгоритм роботи мікроконтролера у пристрої.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.08.2012

  • Дослідження основних структур тригерних пристроїв (RS, D, Т, JК - типів) в логічному базисі І-НЕ з потенційним представленням інформації. Будова та види тригерів, їх синтез на основі логічних ІMС. Характеристичні рівняння, що описують їх функціонування.

    реферат [1,3 M], добавлен 14.03.2011

  • Характеристика цифрових комбінаційних пристроїв та їх види. Схемні ознаки проходження сигналів. Цифрові пристрої з пам’яттю та їх основні типи. Властивості та функціональне призначення тригерів. Розробка перетворювача коду по схемі дешифратор-шифратор.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.07.2012

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.