Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Радіотехніка
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до виконання курсового проекту з курсу
ЦИФРОВІ ПРИСТРОЇ
Для студентів напряму 0509- Радіотехніка" всіх форм навчання
Затверджено на засіданні кафедри радіотехніки та зв'язку Протокол № від
Хмельницький 2011
Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу "Цифрові пристрої"/ С.К.Підченко, А.А.Таранчук. - Хмельницький: ХНУ, 2011.- 29 с.
Методичні вказівки розкривають зміст курсової роботи та її структуру; містять основні правила оформлення текстового матеріалу і графічної частини; вказують на порядок розробки та процедури захисту курсової роботи.
Методичні вказівки призначені для студентів напряму 0509 - "Радіотехніка" всіх форм навчання по дисципліні "Цифрові пристрої", а також для студентів, які проходять навчання по спеціальностям, що пов'язані з проектуванням цифрових пристроїв та обчислювальних систем.
Укладачі: Таранчук А.А., к.т.н., доцент Підченко С.К., к.т.н., доцент
Відповідальний за випуск: Шинкарук О.М., д.т.н., професор ВСТУП
Курсова робота по схемотехніці цифрових пристроїв та мікропроцесорних систем є однією з важливих форм навчального процесу, де найбільш повно проявляється самостійна робота студента, його вміння користуватись науково-технічною літературою. У застосуванні до навчального процесу курсова робота виконує наступні функції: допоміжна функція сприяє закріпленню матеріалу, що вивчається; самостійна функція забезпечує вивченню нового матеріалу, що доповнює курс лекцій і лабораторний практикум.
До курсової роботи пред'являються особливі вимоги системного характеру, що відображається в єдності та повної взаємної відповідності форми, змісту та корисності. Це визначає мікроструктуру або внутрішню сторону курсової роботи. Макроструктура або її зовнішня сторона повинна проявлятися в глибокому взаємозв'язку з курсом лекцій та лабораторними роботами, що виконуються в процесі навчання.
Основними етапами виконання курсової роботи є наступні:
пророблення технічної літератури по темі роботи з метою систематизації знань в даній області та збору необхідного матеріалу для проектування завданого пристрою;
синтез функціональної схеми пристрою у відповідності до технічного завдання;
побудова часових діаграм роботи пристрою;
вибір елементної бази та складання принципової схеми;
електричний розрахунок принципової схеми пристрою;
виготовлення графічного матеріалу та оформлення розрахунково - пояснювальної записки.
Відповідно до вказівок керівника курсової роботи деякі етапи проектування можуть бути змінені або доповнені спеціальними питаннями.
Методичні вказівки до курсового проектування відповідають програмі курсу "Цифрові пристрої та мікропроцесори" та призначені для студентів напряму 0509 - Радіотехніка" всіх форм навчання.
Завдання на курсову роботу видається на першому тижні семестру. Термін виконання курсової роботи 10 тижнів.
1. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Задачею курсової роботи є синтез цифрових послідовних пристроїв мікропроцесорних систем з завданим числом внутрішніх станів стійкої рівноваги, що визначає модуль функціонування М . Для пристроїв цього типу характерним є те, що значення вихідних сигналів функціонально залежні як від значень вхідних сигналів в даний момент часу, так і від передісторії їх зміни. Проектування даних цифрових пристроїв проводять у відповідності до методики синтезу цифрових кінцевих автоматів.
Вихідне технічне завдання (ТЗ) на проектування оформляється на окремому аркуші і підшивається в пояснювальну записку. Технічне завдання повинно містити:
прізвище, ім'я та по батькові студента, номер академічної групи;
прізвище, ім'я та по батькові, посаду керівника;
назву курсової роботи;
вихідні дані до проектування, які викладені без скорочень;
перелік цифрових пристроїв або вузлів, що повинні бути розроблені;
вимоги до розрахункової частини;
відзив керівника курсової роботи;
зауваження комісії, що приймає роботу та підсумкову оцінку.
Бланк технічного завдання (додаток 2) готується автором курсової роботи в двох екземплярах. Перший екземпляр повинен бути підшитий до пояснювальної записки, другий - здається на кафедру не пізніше, ніж через тиждень після отримання завдання.
Курсова робота повинна містити наступні основні розділи: Вступ.
Цей етап є першим кроком виконання курсової роботи. Після отримання завдання студент вивчає вітчизняну та зарубіжну літературу, поглиблює уявлення про проблеми, що вирішуються в роботі. Після огляду подібних пристроїв, які використовуються в теперішній час, розробник підкреслює їх переваги та недоліки і накреслює шляхи вирішення поставлених завдань. Чим більше буде проаналізовано літератури, тим кращі передумови до якісного виконання курсової роботи. Матеріали, які були розглянуті під час аналізу, розміщують в огляді літератури.
Розробка функціональної схеми пристрою.
У відповідності до узагальненої структури цифрових пристроїв з пам'яттю проводиться синтез функціональної схеми пристрою, що відповідає критерію оптимальності. Розглядається ряд варіантів та вибирається той, що в більший мірі відповідає вимогам ТЗ. Пріоритет критеріїв оптимальності встановлює керівник курсової роботи.
Функціональна схема повинна містити всі функціонально закінчені частини цифрового пристрою та наглядно показувати принцип обробки інформації. Функціональна схема виконується без прив'язки до конкретної системи логічних елементів та не враховує параметри мікросхем (час спрацьовування, коефіцієнт розгалуження по виходу, тощо). Для кращого пояснення принципів роботи функціональна схема повинна супроводжуватись часовими діаграмами сигналів в найбільш важливих точках пристрою (без урахування часу спрацьовування елементів). Достовірність отриманих результатів повинна бути обов'язково підтверджена шляхом електронного моделювання на ПЕОМ.
Розробка принципової схеми пристрою.
Принципова схема визначає повний склад елементів та зв'язків між ними і надає детальну уяву о принципах роботи пристрою. В принциповій схемі функціональні елементи (логічні елементи, тригери, мультиплексори, тощо) реалізуються на елементах конкретної серії мікросхем. При цьому слід використовувати сучасну вітчизняну та закордонну елементну базу та уникати застосування елементів застарілих серій, наприклад, К130, К133, К155 та інш. Перспективним є використання елементів серій К1533 (74ALS), K1531 (74F), K561, 564 (CD4000B), 74C, 74HC, програмованих логічних матриць (Programmable Logic Array) та програмованих логічних контролерів (Programmable Logic Sequencers) [ ].
В процесі проектування електричної принципової схеми звичайно розробляється декілька варіантів реалізації функціональних елементів та вибирається оптимальний варіант, що задовольняє вимогам технічного завдання при мінімальних затратах. В результаті визначаються основні електричні характеристики пристрою, експлуатаційні та масогабаритні показники. При розробці принципової схеми є обов'язковим обґрунтування вибору елементної бази для реалізації пристрою.
Розрахунковий розділ.
В цьому розділі виконуються необхідні розрахунки при побудові принципової схеми.
Розрахунок максимальної робочої частоти пристрою.
Максимальна робоча частота визначається по відношенню до вхідного
тактового сигналу, який синхронізує роботу пристрою, що проектується. Проводячи розрахунок, необхідно визначити мінімальну довжину тактового сигналу та період проходження імпульсів. Ці характеристики можна одержати на основі аналізу роботи набору логічних елементів, визначивши найдовший шлях обробки інформації та загальний час затримки проходження інформації по цьому шляху. При цьому необхідно вказати конкретні схемотехнічні елементи, які створюють основні затримки і визначають робочу частоту пристрою.
Розрахунок схеми тактового генератора.
Частота тактового генератора визначається технічним завданням і не повинна перевищувати максимальну робочу частоту пристрою. Перед вибором конкретної схеми в огляді літератури пропонуються можливі варіанти побудови генератора та опис принципів його роботи. Необхідні дані для розрахунку схеми генератора визначаються самостійно.
3) Розрахунок споживаної потужності.
Для забезпечення достовірного вибору джерела живлення цифрового пристрою, що проектується, проводиться розрахунок потужності споживання. Розрахунок загальної потужності споживання полягає в додаванні максимальних споживаних потужностей окремих елементів схеми без урахування режимів роботи пристрою.
Висновки.
У висновках курсової роботи викладаються основні результати, які отримані під час проектування, більш детально зупиняючись на технічних рішеннях, що є певною мірою новими. Узагальнюючи підсумки роботи, доводиться відповідність характеристик розробленого пристрою вимогам технічного завдання, надаються рекомендації по практичному використанню отриманих в курсовій роботі результатів.
Відповідно до вказівок керівника курсової роботи допускається розширення об'єму певних розділів за рахунок скорочення інших при збереженні загального обсягу курсової роботи. 2. МЕТОДИКА СИНТЕЗУ ПОСЛІДОВНИХ ЦИФРОВИХ ПРИСТРОЇВ
Синтез послідовних цифрових пристроїв проводиться в два етапи. На першому етапі абстрактного синтезу на основі словесно сформульованих умов роботи цифрового автомату (ЦА) виявляється закон його функціонування і задаються функції переходів одним із стандартних способів, наприклад за допомогою таблиць істинності (карт Карно, діаграм Вейча) або аналітично. На цьому ж етапі проводиться мінімізація числа внутрішніх станів і визначається кількість елементів пам'яті (ЕП) необхідних для побудови ЦА.
Далі кодуються вхідні, вихідні та внутрішні стани (ВС) пристрою за допомогою вхідних і вихідних сигналів ЦА і ЕП. В інженерній практиці кодування станів входу і виходу ЦА звичайно витікає із словесного описання його роботи. Кодування ж внутрішніх станів, якщо не задане спочатку, може виконуватися довільно. Завдання одним із стандартних способів функцій переходів і виходів цифрового пристрою завершує етап абстрактного синтезу.
На другому етапі структурного синтезу проводиться вибір функціонально повної системи (базису) логічних елементів і типів ЕП для побудови ЦА. Основним завданням даного типу є синтез комбінаційних схем із урахуванням вибраних типів ЕП, тобто пошук мінімальних форм (у вибраному базисі) функцій збудження ЕП, що описують сигнали, які подаються на їх входи. Етап структурного синтезу закінчується побудовою функціональної схеми автомата, який складається з логічних елементів та ЕП.
2.1. Лічильники імпульсів на регістрах зсуву
При побудові таких лічильників використовується спеціальне кодування внутрішніх станів, зумовлене особливостями роботи регістра зсуву (РЗ). +
Кожен послідуючий стан 0+ отримується шляхом зсуву кодової комбінації попереднього 04 на один такт (по вмовчанню здійснюється зсув до
старшого розряду) із занесенням нового символу в молодший розряд регістра. Іншими словами, для побудови лічильника на РЗ необхідно вирішити тільки задачу формування функції збудження регістра (його вхідного тригера -
тригера молодшого розряду) Г = f [а5, X(ат,а5)], де а = (0+ ,...,0+ ,.,0+) - наступний стан ЦА; ат = (0П,...,0;,...,01) - попередній стан ЦА; X (ат, а5) - кон'юкція логічних умов X;, які забезпечують перехід ЦА із стану ат в стан а5.
Неважко переконатися, що якщо на вхід РЗ подати деяку періодичну послідовність символів 0 та 1, то внутрішні стани РЗ (комбінації значень сигналів О,) будуть також періодично повторюватися (період повторення
визначається добутком періоду тактових імпульсів і числа позицій вхідної періодичної послідовності). З цього витікає, що РЗ уявляє собою лічильник за деяким модулем М , якщо вказана періодична послідовність сформована самим РЗ, причому М визначає число позицій такої послідовності. Наприклад, якщо внутрішній стан кодується послідовністю 111000, то просуваючи дану послідовність через 3-розрядний РЗ, отримаємо шість різних кодових комбінацій (внутрішніх станів): 111, 110, 100, 000, 001, 011. При подальшому зсуві одержуються ті ж кодові комбінації, тобто послідовність символів 0 та 1 періодична (рис.2.1,а) і називається "кодове кільце". Вказана зміна внутрішніх станів РЗ ілюструється графом переходів (рис.2.2,б), який відображає динаміку процесу.
Такі цифрові пристрої можна розглядати як лічильники імпульсів за модулем М , як подільники частоти тактових імпульсів з коефіцієнтом поділу Кпод = М або як генератори М - позиційного коду (кодової послідовності
зміни внутрішніх станів) на виході будь-якого розряду РЗ із зсувом в часі на період тактових імпульсів.
Алгоритми синтезу вказаних цифрових пристроїв ідентичні, тому сформулюємо узагальнену методику, яку умовно назвемо методикою синтезу лічильників імпульсів (ЛІ).
Такт
О3
О2
Ч
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
2
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
3
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
4
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
5
11
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
6
111
0
0
0
1
1
1
0
0
0
а)
НИЮ—ОЮ—ПаЛ—ОЮ—ОТЕ
б)
Рис. 2.1. Зміна внутрішніх станів РЗ при зсуві інформації по такту а) і граф переходів б)
Методика синтезу лічильників імпульсів на РЗ базується на методиці синтезу ЦА і складається з наступних етапів:
Словесне завдання (опис) алгоритму функціонування лічильника, що проектується: задається модуль лічення М і кодування внутрішніх станів (кодове кільце), тип ЕП (за необхідності) та інші тактико-технічні характеристики.
Визначення розрядності РЗ (числа ЕП) виходячи з того, щоб за цикл лічення при зсуві інформації по такту ні один стан лічильника не повторювався двічі. Це питання вирішується комбінаторно за результатами аналізу кодового кільця [2, с.65-69; 4, с.307-309] або у відповідності до виразу
П =]0,5 М [, (1.1)
де ]•[ - функція округлення числа до ближнього цілого, якщо це число не ціле.
Потрібно підкреслити, що в ряді випадків при використанні виразу (1.1) можлива елементна надлишковість.
Складання за кодовим кільцем графа переходів (ГП) лічильника.
Визначення функції збудження ЕП молодшого розряду. Можливі варіанти розв'язку задачі.
а) За ГП або на основі словесного опису заповнюють таблицю переходів, в якій виражають залежність 01+ = Іп (0П,..., 01). Далі
заповнюють карту Карно для 0+, а потім перезаповнюють її для функції
збудження ЕП І1 = ^(0П,..Д,01+). Визначають функцію збудження,
використовуючи відомі методи мінімізації. Карту Карно для 0+ (карту переходів) можна заповнити прямо по ГП.
б) Таблицю переходів доповнюють таблицею збудження заданого ЕП, а
потім визначають і мінімізують функцію збудження І! = 1В (0П,..., 0,, 0+).
За отриманою функцією збудження будують ГП, перевіряючи його на зв'язність. Якщо граф не зв'язний, повторюють п.4 і отримують таку функцію збудження, за якій забезпечується автоматичний вихід із будь-якого стану, що не використовується, в робоче кільце (в будь-який робочий внутрішній стан). При декількох рішеннях, які призводять до зв'язності, вибирають ті, що забезпечують найменше число кроків входу в робоче кільце (з точки зору швидкодії відновлення працездатності).
Забезпечивши зв'язність ГП, за отриманими функціями збудження будують схему електричну функціональну спроектованого ЛІ.
Приклад 1. Розробити ЛІ на СР. Модуль відліку М = 10, кодування внутрішніх станів визначається кодовим кільцем 1111100000, РЗ реалізований на Ж-тригерах.
Визначаємо розрядність РЗ: П =]0,5М [= 0,5 • 10 = 5.
Складаємо граф переходів, одночасно перевіряючи чи немає повторюваності внутрішніх станів за цикл лічення при зсуві інформації по такту.
ТЛЮ—<ЦЦЮ—<ИЮЮ—< 11000 )—< 10000
01111 > ( 00111 >—( 00011 >—( 00001 >—( 00000
3. Визначимо функції збудження ЕП молодшого розряду РЗ (функції збудження ЕП інших розрядів СР вже реалізовані при його побудові) у відповідності до пп. 4а, 4б методики (використовується один варіант за вибором розробника).
За графом переходів заповнимо таблицю переходів (табл.1) і карту
Карно для 0+ (табл.2). Внутрішні стани, які не використовуються, невизначені і позначені *.
Перезаповнимо карту переходів (табл.2) в карти збудження за входами ^ і К1 (табл. 3 і табл. 4), використовуючи вирази для функцій збудження
Ж -тригера : 0+ = ^ ; 0; V К 0;, тобто
№ 0|= 0 при ° = Т (1.2)
' І * за о = 1; ' І* при о = 0.
Таблиця 1. Таблиця істинності
Такт
О5
04
0з
02
0:
0+
Л
К1
1
1
1
1
1
1
0
*
1
2
1
1
1
1
0
0
0
*
3
1
1
1
0
0
0
0
*
4
1
1
0
0
0
0
0
*
5
1
0
0
0
0
0
0
*
6
0
0
0
0
0
1
1
*
7
0
0
0
0
1
1
*
0
8
0
0
0
1
1
1
*
0
9
0
0
1
1
1
1
*
0
10
0
1
1
1
1
1
*
0
Таблиця 2. Карта Карно для 0+
0з020!
0504
00 0
00 1
01 1
01 0
11
0
11 1
10 1
10 0
00
1
1
1
*
*
1
*
*
01
*
*
*
*
*
1
*
*
11
0
*
*
*
0
0
*
0
10
0
*
*
*
*
*
*
*
Перезаповнення проводять за правилом: для ^ в клітинки карти переходів, які відповідають 0| = 0 заносяться значення 0+ , а в клітинки, які відповідають 0| = 1 - символ невизначеності *; для К| заносяться відповідно * і 0|+. Виконуючи перезаповнення карт переходів 0+ (І = 1) за вказаним правилом, отримаємо карти збудження ^ (табл. 3) і К1 (табл. 4).
З табл. 3 і 4 (після склеювання) витікає: ^ = 05; К1 = 05. При
цьому враховано, що під час довизначення логічної функції (ЛФ) невизначеність * можна замінити одиницями або нулями. В нашому випадку проведена заміна на одиниці, тобто виконується диз'юнктивна форма представлення ЛФ.
4. Перевіримо ГП на зв'язність (при реалізації отриманих функцій збудження). При побудові ГП враховується, що зміна внутрішніх станів
підкоряється закону зсуву інформації, тобто
0+ = Оі-1,
при І > 2 (0+
визначається функцією збудження молодшого розряду і його рівнянням переходів 01+ = ^ 101 V К101 ).
Таблиця 3. Карта Карно для ^
ОА
0з0201
000
001
011
010
110
111
101
100
00
' 1
*
*
*
*
*
*
* "і
01
*
*
*
*
*
*
* 1
11
0
*
*
*
0
*
*
0
10
0
*
*
*
*
*
*
*
Таблиця 4. Карта Карно для К1 0А
0з020х
000
001
011
010
110
111
101
100
00
*
0
0
*
*
0
*
*
01
*
*
*
*
*
0
*
*
11
1 *
*
*
*
*
1
*
* "і
10
*
*
*
*
*
*
* 1
Особливої уваги при цьому надається переходам з неробочих станів (їх в нашому випадку 22) в робоче кільце. Припустимо, що лічильник знаходиться в стані 00010 (05 = 0,04 = 0,03 = 0,02 = 1,01 = 0). Тоді відповідно до закону зсуву інформації зсув до старшого розряду, на черговому такті 05 = 0,04 = 0,03 = 1,0+ = 0, О* = ?. Стан тригера молодшого розряду О* в цій ситуації визначиться як
01+ = V кд = од V ОД = О5 , (1.3)
тобто 01+ = 1. Відповідно, наступний внутрішній стан буде 00101.
Зробивши аналіз переходів лічильника із всіх інших внутрішніх станів, що не використовуються, легко впевнитися, що він функціонує відповідно ГП на рис. 2.2, причому граф незв'язний. Це означає, що якщо випадково (в момент включення або при збоях у роботі) лічильник опиниться в одному із ВС, що не використовуються, то можливе входження в одне з трьох неробочих кілець (б, в, г). Формально при роботі в кільцях б) і в) модуль лічення відповідає завданому, але кодування внутрішніх станів інше. Кільце г) додаткових коментарів не потребує.
Щоб виключити це явище, потрібно або примусово встановити лічильник у вихідний ВС (в нашому випадку 11111 або 00000) після його переходу по яким-небудь причинам в неробоче кільце, або змінити функцію збудження тригера молодшого розряду РЗ так, щоб забезпечити автоматичний перехід у робоче кільце а) (рис.2.2).
11111 ) < 11110 ) < 11100 ) < 11000 ) < 10000
01111 > ( 00111 > ( 00011 > ( 00001 > С 00000
а)
00010 ) < 00101 ) < 01011 ) < 10111 ) < 01110
10001 > ( 01000 > ( 10100 > ( 11010 > С 11101
б)
11001 ) < 10010 ) < 00100 ) < 01001 ) < 10011
01100 >—с 10110 >—( 11011 >—С 01101 >—С 00110
в)
Ч 01010 )—< 10101 У
г)
Рис. 2.2. Початковий граф переходів ЛІ, М= 10
Для зміни функції збудження тригера молодшого розряду РЗ використовуємо інший спосіб її довизначення. На жаль, строгої методики оптимізації цього процесу немає, тому задачу розв'язують шляхом перебору варіантів. Рекомендовані слідуючи підходи: оскільки мінімізація не дала потрібного результату, то або вводять додаткові склейки, намагаючись гранично довизначитись, або зменшують об'єм склейки, вводячи в функцію збудження нові змінні 0 , мінімізуючи, по можливості, їх кількість і віддаючи
перевагу змінним з великою вагою.
Перший підхід виключається (табл. 3 і табл. 4). При другому підході
доцільними варіантами є: а) 1 1 = 05, К1 = 0504; б) ^ = 0504, К1 = 05;
в) 11 = 0504, К = 0504.
Для оптимізації розв'язку слід проаналізувати всі варіанти і вибрати той, який забезпечує найбільш оперативний вхід (найменше число кроків) в робоче кільце із розрахунку на гірший випадок при адекватних елементних затратах. В нашому випадку варіанти а) і б) адекватні, але кожен з них вимагає 10 кроків для входу в кільце ( із станів 00110 і 11001 відповідно). Варіант в) потребує виконання додаткової операції кон'юнкції, однак в два рази прискорюється вхід в кільце (5 кроків із стану 00110 або 11001), тобто він забезпечує більш оперативне самовідновлення працеспроможності пристрою, що проектується. Приймемо варіант в) за основу. Кінцевий ГП ЛІ представлений на рис. 2.3.
Слід відмітити, що при проектуванні традиційного лічильника імпульсів не обов'язкова перевірка графа на зв'язність, оскільки кожен новий цикл лічення розпочинається з встановлення лічильника в заданий нульовий вихідний стан, який є робочим (при збої в процесі лічення цикл повторюється). Інша справа, якщо на базі лічильника будується генератор коду або подільник частоти. В цьому випадку забезпечення зв'язності графа переходів обов'язкове.
5. Побудуємо схему електричну функціональну спроектованого ЛІ, який містить 5 ЕП Виберемо 4-розрядний РЗ, як самостійний функціональний вузол, доповнивши його в молодшому розряді ик - тригером з відповідною логікою по входам и і К. Оскільки для роботи лічильника потрібне встановлення попереднього стану, то потребується комбінований регістр з відповідними функціями. Якщо при побудові генератора коду або подільника частоти не переслідується мета їх синхронізації з іншими пристроями системи, то функція встановлення попереднього стану може бути відсутня.
00)
Схема електрична функціональна спроектованого ЛІ на РЗ представлена на рис. 2.4.
( 01010 ) ( 11101 ) < 11010 ) < 10100 ) < 01000
( 00110 ) < 01101 ) < 11011 ) < 10110 ) <01
( 01110 )
гЧ 11111 ) < 11110 ) < 11100 ) < 11000 ) ►( 10000 )
Ч 01111 > ( 00111 > с 00011 > ( 00001 > (00000 у
( 10011 > ( 01001 > ( 00100 ) ( 10001 )
( 10111 > с 01011 > ( 00101 > ( 10010 > С 11001 )
С 10101 ) ( 00010 )
Рис. 2.3. Кінцевий граф переходів ЛІ, М=10 тт
Вихід
&
—&
1
к я
1
02
мз
Оі 02' 03 04'
>—
>—
>С
*
-Ч
^02
^04 05
Вхід
Скидання
Рис. 2.4. Функціональна схема ЛІ на РЗ, М= 10 2.2. Реверсивні лічильники імпульсів
Будь-який лічильник можна виконати у вигляді синхронного або асинхронного цифрового автомата. Найбільш доцільно побудова синхронних ЦА, які мають максимальну швидкодію.
Реверсивні синхронні лічильники (РСЛ) мають інформаційний вхід (вхід Е), що задає напрямок лічення (додавання чи віднімання). В подальшому будемо вважати, що за Е=0 проводиться додавання, а за Е=1-віднімання. Найбільший практичний інтерес уявляють двійкові та двійково-десяткові (код 8-4-2-1) РСЛ.
Слід відмітити, що якщо потрібно побудувати тільки сумуючий або тільки віднімаючий лічильник, то сигнал керування на початку приймається як Е=0 або Е=1 і не вводиться окремо.
Методика синтезу реверсивних лічильників загальна і витікає із методики синтезу ЦА. Вона полягає в наступному.
Словесно завдається (описується) алгоритм функціонування лічильника, що проектується: задається модуль ліку М і ВС, тип ЕП РСЛ та інші тактико- технічні характеристики.
Визначається розрядність РСЛ (число ЕП): П =]log2 М [.
Складається граф переходів лічильника на основі прийнятої системи кодування за відомих П і М .
Визначаються функції збудження ЕП. Варіанти розв'язків задачі аналогічні синтезу лічильника на РЗ.
а) За ГП або на основі словесного опису заповнюють таблицю переходів, в якій відображають залежність 0+ = ^(0П,...,О1) на кожному кроці зміни ВС (і = 1,...,П). Далі на основі таблиці переходів заповнюють карту Карно
для Оі , а потім перезаповнюють її для функції збудження кожного І -го ЕП
ІІ = 1 в (0п,...,01,0+). Карту Карно для 0+ (карту переходів) можна заповнити також безпосередньо по ГП.
б) На основі таблиці переходів проводять мінімізацію 0+, а потім,
використовуючи рівняння переходів і рівняння збудження заданого ЕП, визначають його функції збудження.
в) Таблицю переходів доповнюють таблицею збудження на основі рівняння збудження заданого ЕП, а потім визначають і мінімізують функцію збудження для кожного ЕП.
г) За ГП безпосередньо визначають функції переходів, а потім і функції збудження ЕП, використовуючи табличний або алгебраїчний підхід.
5. За отриманими функціями збудження будують ГП, перевіряючи його на зв'язність. Якщо граф не зв'язний, повторюють п.4 і отримують таку функцію збудження, при якій забезпечується зв'язність графа, тобто автоматичний вихід із будь-якого стану, що не використовується, в робоче кільце. Останнє обов'язкове при побудові генератора кодів (чисел) або подільника частоти на базі лічильника.
6. Забезпечивши зв'язність ГП, за отриманими функціями збудження будують схему електричну функціональну спроектованого РСЛ.
Приклад 2. Розробити реверсивний синхронний лічильник за модулем 10 на ЕП типу О , кодування внутрішніх станів двійкове.
Визначаємо розрядність РСЛ: П =]ІО§2 М [=]ІО§210[= 4 .
Складаємо ГП РСЛ. Граф представлений на рис. 2.5. Дуги графа розмічені значеннями Е.
Визначаємо функції збудження ЕП у відповідності до пп. 4 а-г методики (використовується один варіант за вибором розробника).
а) За ГП або безпосередньо із словесного опису заповнимо таблицю переходів
(табл. 5) і карти Карно для 0+ (табл. 7 - табл. 10). Невикористані стани помітимо знаком *. Для полегшення заповнення карт Карно доцільно скласти
Таблиця 5. Таблиця переходів РСЛ
Номер
Такт
Е
04
03
02
0,
04+
0+
02+
0*
стану
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
2
0
0
0
0
1
0
0
1
0
3
3
0
0
0
1
0
0
0
1
1
4
4
0
0
0
1
1
0
1
0
0
5
5
0
0
1
0
0
0
1
0
1
6
6
0
0
1
0
1
0
1
1
0
7
7
0
0
1
1
0
0
1
1
1
8
8
0
0
1
1
1
1
0
0
0
9
9
0
1
0
0
0
1
0
0
1
10
10
0
1
0
0
1
0
0
0
0
11
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
12
2
1
1
0
0
1
1
0
0
0
13
3
1
1
0
0
0
0
1
1
1
14
4
1
0
1
1
1
0
1
1
0
15
5
1
0
1
1
0
0
1
0
1
16
6
1
0
1
0
1
0
1
0
0
17
7
1
0
1
0
0
0
0
1
1
18
8
1
0
0
1
1
0
0
1
0
19
9
1
0
0
1
0
0
0
0
1
20
10
1
0
0
0
1
0
0
0
0
✓ Ч 0 , ч 0 , ч 0 , V 0
(1111 0001 >І==< 0010 ^=^(0011 >, <0100 )
^— 1 1 1 1 0
1
0
1
( 1001 У Л 1000 У ,( 0111 У ►( 0110 У < 0101 1
0 0 0 0
Рис. 2.5. Початковий граф переходів РСЛ, М=10
1
1
1
_ 1 ^ 1 _ 1 _ ^ 1
( 0000 )< ' < 0001 )« п < 0010 )« 0 к 0011 0100 Ьт-
0
0
1
1
0 ►(01
1
0
( 1001 У=цС 1000 > 1
К 1110 )^=^ПТТТ 0
— 0 , ч0
0
0110 У Л 0101 —4
1
М 1010 у= <1011
о
Рис. 2.6. Отриманий граф переходів РСЛ, М=10
шаблон карти, пронумерувавши її клітинки номерами станів РСЛ (табл. 6). Тоді шукане значення 0+ вписується в карту Карно, яку заповняємо,
автоматично за координатами номера стану. Такий підхід підвищує оперативність заповнення карт і знижує імовірність помилки.
Для отримання функції збудження слід
29.03.2013 22:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора