Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата
Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего устройства в виде цифрового автомата. Синтез синхронного счётчика. Минимизация функций входов для триггеров с помощью карт Карно. Синтез дешифратора и тактового генератора, функции выхода.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.01.2011 |
| Размер файла | 1,5 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.
3
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ
Факультет компьютерных наук и электроники
Кафедра электроники
Учебный курс: Цифровая схемотехника
Тип: Курсовая работа
Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата
Выполнил: студент Михаил Солюлёв
Руководитель: В.А. Кутев
РИГА 2007
Задание для моделирования
Курсовая работа предусматривает разработку функциональной и принципиальной схем управляющего устройства (УУ) в виде цифрового автомата, реализующего микропрограммный принцип построения: "одно состояние - одна микрокоманда".
Структурная схема управления:
· Т - асинхронный RS-триггер с инверсными входами
· G - управляемый генератор тактовых импульсов
· СТ - 4-х разрядный двоичный счётчик, формирующий последовательность внутренних состояний УУ
,
Для
определяемых заданными значениями начального состояния счётчика
и его модуля счёта КСЧ.;
· DC - двоичный дешифратор осуществляет преобразование выходного кода счётчика (СТ) в m-разрядный унитарный позиционный код
для m = КСЧ и управляющих сигналов
В исходном состоянии RS-триггер находится в состоянии „RESET” и управляемый генератор (G) выключен - тактовые импульсы не формируются. По сигналу "Пуск", поступающему от внешнего источника, RS-триггер (Т) переключается в состояние “SET”, счётчик СТ устанавливается в состояние , а управляемый генератор (G) начинает вырабатывать последовательность тактовых импульсов . Каждый из формируемых тактовых импульсов вызывает изменения состояния счётчика от QНАЧ. до QКОН. И последовательно появление на выходах управляющих сигналов с уровнем логической единицы , длительность которых определяется периодом следования тактовых импульсов (Т0). Появление единичного сигнала на выходе соответствует завершению реализации микропрограммы. При этом на выходе дифференцирующей цепи (ДЦ) формируется сигнал "Остановк.", который переключает RS-триггер (Т) в исходное состояние. Дифференцирующая цепь в данном случае необходима для того, что бы сигнал "Остановка" не препятствовал повторному действию сигнала "Пуск".
Параметры элементов УУ:
Ш Тип счётчика (СТ) Синхронный с параллельным переносом
Ш Направление счёта СТ +1
Ш Начальное состояние СТ Анач. = 4
Ш Модуль счёта Ксч. = 9
Ш Тип триггеров для реализации СТ 7472
Ш Тип дешифратора DC состояний счётчика DC 4
Ш Выходной код DC унитарный
Ш Тип логики, задаваемый для реализации схемы ТТЛ
Ш Управляемый генератор (G) интегральный таймер
Ш На базе ИМС LM555CN-8 (1006BИ1)
Параметры управляющих сигналов:
Ш Длительность 0,1с
Ш Период повторения 0,2с
Ш Скважность 2
Ш Амплитуда управляющего сигнала уровень ТТЛ
Индикация:
Ш Выходных состояний СТ цифровая (шестнадцатеричный код)
Ш Управляющих сигналов светодиоды
Ш Источник запуска Word Generator
Ш Режим запуска Step by step
Синтез синхронного счётчика
По заданным исходным данным осуществим синтез синхронного счётчика (СТ), реализующего требуемую последовательность внутренних состояний УУ:
· Данный счётчик является суммирующим, производя счёт из состояния 4 девять отсчётов. Составим линейный граф выходных состояний:
· . То есть заданный счётчик можно реализовать 4 триггерами JK типа (тип 7472).
· Теперь составляем совмещённую таблицу функций переходов и входов при изменении соответствующего выходного состояния: (х - состояние входа не важно). Счётчик необходимо устанавливать в начальное (нулевое) положение при включении питания и отсутствии входного сигнала:
|
состояния |
Выходные состояния |
Функции перехода |
Функции входов |
||||||||||
|
Q3 |
Q2 |
Q1 |
Q0 |
FQ3 |
FQ2 |
FQ1 |
FQ0 |
J3K3 |
J2K2 |
J1K1 |
J0K0 |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 x |
1х |
0 x |
0 x |
||
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 x |
x 0 |
0 x |
1 x |
||
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 x |
x 0 |
1 x |
x 1 |
|||
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 x |
x 0 |
x 0 |
1 x |
||
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 x |
x 1 |
x 1 |
x 1 |
|||||
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
x 0 |
0 x |
0 x |
1 x |
||
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
x 0 |
0 x |
1 x |
x 1 |
|||
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
x 0 |
0 x |
x 0 |
1 x |
||
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
x 0 |
1 x |
x 1 |
x 1 |
||||
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
x 1 |
x 0 |
0 x |
0 x |
· Составляем СДНФ (базис "И-НЕ") функций входов триггеров, использованных при синтезе:
· С помощью карт Карно производим минимизацию функций входов для каждого триггера:
МДНФ счётчика:
; ;
; .
· Синтезируем счётчик. Структурную схему:
Принципиальную схему:
Временные диаграммы счётчика:
Синтез дешифратора
Мы должны получить неполный двоичный дешифратор
,
т.е. имеющий 4 входа и 9 выходов . Составляем таблицу истинности дешифратора:
|
№ Комбина-ции |
Входы |
Выходы |
||||||||||||
|
Х3 |
Х2 |
Х1 |
Х0 |
Y8 |
Y7 |
Y6 |
Y5 |
Y4 |
Y3 |
Y2 |
Y1 |
Y0 |
||
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Функции выходов:
Минимизируем функции выхода:
МДНФ дешифратора:
; ; ; ; ; ; ; ; .
Структурная схема дешифратора:
Строим принципиальную схему дешифратора:
Временные диаграммы выходов дешифратора:
Синтез тактового генератора.
Синтезируем генератор тактовых импульсов на базе интегрального таймера серии 555. Подбором С1 и R1, R2 подбираем период импульса 100мс и скважность 1,5. На выход таймера подключаем RS-триггер типа 7473, срабатывающий по срезу управляющего импульса:
Временные диаграммы:
Синтез цифрового автомата.
Соединяем полученные элементы: генератор, счётчик и дешифратор в цифровой автомат. Производим перед этим преобразование этих элементов в функциональные блоки:
Временные диаграммы на выходе дешифратора:
Цифровой автомат работает полностью в соответствии с заданной логикой.
Подобные документы
Проектирование 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 19.01.2014Выполнение 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 27.01.2010Процесс разработки функциональной схемы автомата Мура для операции деления без восстановления остатка. Кодировка состояний переходов, системы логических функций, сигналов возбуждения, их минимизация. Построение функциональной схемы управляющего автомата.
курсовая работа [868,4 K], добавлен 07.04.2012Функциональная схема и механизм работы цифрового устройства обработки данных. Синтез управляющего автомата, выбор типа триггера, описание управляющего автомата и счётчиков на языке Verilog. Процесс тестирования и моделирования управляющего автомата.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 05.12.2012Структурная схема и синтез цифрового автомата. Построение алгоритма, графа и таблицы его функционирования в микрокомандах. Кодирование состояний автомата. Функции возбуждения триггеров и формирования управляющих сигналов. Схема управляющего устройства.
курсовая работа [789,4 K], добавлен 25.11.2010Синтез дискретного устройства, его структурная схема. Расчет дешифратора и индикаторов, их проектирование. Карты Карно. Синтез счетной схемы. Делитель частоты. Проектирование конечного автомата и его описание. Анализ сигналов и минимизация автомата.
курсовая работа [217,8 K], добавлен 21.02.2009Классификация 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 10.01.2015Алгоритм работы автомата Мили в табличном виде. Графический способ задания автомата. Синтез автомата Мили на Т-триггерах. Кодирование состояний автомата. Таблицы кодирования входных и выходных сигналов. Таблица переходов и выходов абстрактного автомата.
курсовая работа [24,7 K], добавлен 01.04.2010Обобщенная схема конечного цифрового автомата. Структурная и каскадная схема мультиплексора. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата. Схема разработанного цифрового устройства. Синтез дешифратора автомата. Выбор серии микросхем.
контрольная работа [279,1 K], добавлен 07.01.2015Установление соответствия абстрактных и структурных сигналов. Система канонических уравнений для выходных сигналов. Закодированная таблица переходов и возбуждения. Функция входов Т-триггера. Построение функциональной схемы синтезированного автомата.
курсовая работа [360,1 K], добавлен 07.05.2013
