Цифровий пристрій обробки інформації. Курсовий проект з Цифрові пристрої. Робота № 522121

Цифровий пристрій обробки інформації

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Інші

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Кафедра радіотехніки

Інформація про роботу

Рік:

2011

Тип роботи:

Курсовий проект

Предмет:

Цифрові пристрої

Група:

РТ

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Кафедра радіотехніки та зв’язку КУРСОВИЙ ПРОЕКТ З курсу «Цифрові пристрої» На тему: «Цифровий пристрій обробки інформації» Керівник Технічне завдання на проектування до курсового проекту з курсу “ Цифрові пристрої ” Студент: Лукашик Р. А. Група РТ-09-1 Керівник: Таранчук А.А. Дата видачі завдання: 15.03.2011 р. 1. Тема роботи: "Цифровий пристрій обробки інформації". 1.1. Вихідні дані: цифровийкод 10010000 M=8; тип елементів пам’яті – D– тригер; 1.2. Синтезувати функціональну систему ЛІРЗ 1.3 Розробити схему електричну принципов ЛІРЗ 1.4. Розробити методику та виконати перевірку за допомогою програми електронного моделювання Electronics Workbench. 2. Рекомендована література Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике: Учебное пособие.– К.:Выща шк. Головное изд-во,1988.- 272 с. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов:Учебник для вузов по спец. ЭВМ. – М.:Высш.шк.,1987. – 272 с. Завдання отримав ………….. Завдання видав…………………………….. Курсова виконана…………… Рівень захисту…………….. Оцінка…………. Члени комісії……………………….. Зміст 1Вступ ……………………………………………………………………….…1ст 2.Теоритичні дані…………………………………………………………… ...2ст 3. Синтез генератора коду Баркера……………………………………….....3ст 1.1Розробка функціональної схеми пристрою………………………..3ст 1.2 Розробка принципової схеми пристрою…………………….…...12ст 1.3 Розрахунковий розділ……………………………………………..13ст 1.3.1 Розрахунок максимальної робочої частоти пристрою… ..… . .13ст 1.3.2 Розрахунок схеми тактового генератора………………… . …..14ст 1.3.3 Розрахунок споживаної потужності……………………… . …..15ст 3 Висновок ………………………………………………………………….…16ст 4 Використана література………...……………………………………… . …17ст 5Перелік елементів ………………………………………………………… ..18ст Вступ Лічильником називає ця схема, що виконує функції підрахунку кількості одиничних сигналів, що надійшли на її вхід, а також функції формування і запам’ятовувати деякого коду, що відповідає цій кількості . лічильники також іноді можуть виконувати функції прийому і видачі коду. Схеми лічильників можна класифікувати по наступним ознакам: Основна система числення . В обчислювальних системах використовуються двійкові та десяткові лічильники Напрямок переходів лічильника. Лічильники прийнято поділяти на прості ( підсумовувачі чи що віднімають ) – що можуть вести лік тільки в одному напрямку і реверсивні , котрі в залежності від керуючих сигналів можуть вести лік у прямому чи зворотному напрямку. Спосіб побудови кіл переносу. Розрізняють лічильники з послідовним, наскрізним, паралельним і груповим переносом . Спосіб організації підрахунку . Лічильники можуть бути асинхронними і синхронними. В асинхронних лічильниках зміна сигналу лічильника здійснює ця з надходженням інформації тільки на вхід першого каскаду. У синхронних лічильниках інформаційний сигнал надходить одночасно на синхронні входи всіх розрядів. Тип елементів, використовуваних для побудови лічильника . Розрізняють лічильники на імпульсних, імпульсно-потенційних і потенційних елементах . Хоча в сучасній електронній апаратурі використовують всі ці три типи. Типи організації лічильного елемента. Лічильники можуть бути побудовані на тригерах з лічильними входом і на запам’ятовуючих елементах з використанням логічних сумуючих схем. Особливу групу складають лічильними, що працюють за принципом регістра зсуву . однак ці лічильники відрізняються низькою стійкістю до переходів і збоїв в ЕОМ практично не використовуються. Двійкові лічильники можуть бути побудовані на базі тригерів. 1.Методика синтезу послідовних цифрових пристроїв Синтез послідовних цифрових пристроїв проводиться в два етапи . На першому етапі – абстрактного синтезу – на основі словесно сформульованих умов роботи цифрових автомата визначає ця закон його функціонування і задаються функції переходів одним із стандартних способів наприклад за допомогою таблиць істинності ( карт Карно , діаграми Весіча ) або аналітично. На цьому етапі проводиться мінімізація числа внутрішніх сигналів і визначає ця кількість елементів пам’яті необхідних для побудови цифрового автомата. Далі кодують вхідні, вихідні та внутрішні сигнали пристрою за допомогою вхідних і вихідних сигналів цифрового автомата і елементів пам’яті. В інженерній практиці кодування сигналів входу і виходу цифрового автомата звичайно витікає з словесного опису його роботи . Кодування ж внутрішніх сигналів, якщо не задане спочатку,може виконуватись довільно . Завдання одним із стандартних способів функцій переходів і виходів цифрового пристрою завершує етап абстрактного синтезу. На другому етапі – структурного синтезу – проводиться вибір функціонально повно і системи( базису)логічних елементів і типів елементів пам’яті для побудови цифрового автомата. Основним завданням даного типу є синтез комбінаційних схем із урахуванням вибраних типів елементів пам’яті, тобто пошук мінімальних форм ( у вибраному базисі) функцій збудження елементів пам’яті, що описують сигнали, які попадають на їх входи. Етап структурного синтезу закінчує ця побудовою функціональної схеми автомата, який складає ця з логічних елементів та елементів пам’яті. 1.1Лічильник імпульсів на регістрах зсуву При побудові таких лічильників використовуються спеціальне кодування внутрішніх сигналів, зумовлене особливостями роботи регістра зсуву. Кожен наступний етап Qi* отримує ця шляхом зсуву кодової комбінації попереднього Q4 на один такт ( за замовчуванням здійснюється зсув до старшого розряду ) із занесенням нового сигналу в молодший розряд регістра. Іншими словами , для побудови лічильника на регістрах зсуву необхідно тільки вирішити задачу формування функцій збудження регістра (його вхідного тригера - тригера молодшого розряду). F = f [as, X (am, as)] де as= (Qn+… Qi+… Q1+) - наступний стан цифрового автомата; am= (Qn… Qi… Q1) попередній стан цифрового автомата; Х (am as) кон’юнкція логічних умов Хі які забезпечують цифрового автомата зі стану am в стан as Визначимо розрядність регістра зсуву. n=0,5 M=0,5*8=4 але щоб уникнути повторів стану регістрів ми збільшимо розрядність регістра зсуву . Отже розрядність регістра зсуву складає : n=6. За кодовим кільцем складаємо граф переході Рис. Початковий граф переходів лічильників імпульсів . Визначаємо функцію збудження елемента пам’яті молодшого розряду регістра зсуву . Для цього заповнимо таблицю переходів (1.1) і карти Карно для D таблиця (1.2) Таб.1.1 – Таблиця істинності. Такт Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q1+ D 1 1 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 1 0 0 0 0 0 3 0 1 0 0 0 0 1 1 4 1 0 0 0 0 1 0 0 5 0 0 0 0 1 0 0 0 6 0 0 0 1 0 0 1 1 7 0 0 1 0 0 1 0 0 8 0 1 0 0 1 0 0 0 1.2 Методика синтезу лічильників імпульсів на регістрах зсуву. Методика синтезу лічильників імпульсів на регістрах зсуву складає ця з таких етапів : Словесне завдання (опис) алгоритму функціонування лічильника , що проектує ця : задається модуль лічення Ь і кодування внутрішніх станів.(кодове кільце), тип елемента пам’яті ( за необхідності) та інші тактико технічні характеристики Визначення розрядності регістра зсуву ( числа елементів пам’яті) виходячи з того, щоб за цикл лічення при зсуву інформації по тактах жодний стан лічильника не повторювався двічі. Це питання вирішується комбінаторно за результатами аналізу кодового кільця або відповідно до виразу : n=] 0,5M [ , (1.1) n- округлюється до найближчого цілого числа. Складання за кодовим кільцем графа переходів лічильника . Визначення функції збудження елемента пам’яті молодшого розряду. Можливі варіанти розв’язання задачі: а) за графом переходу або на основі словесного опису заповнюють таблицю переходів в які виражають залежність Q1+=f (Qn, … , Q1). Далі заповнюють карту Карно для Q1+ а потім перезаповнюють її для функцій збудження елемента пам’яті I =fb(Qn, … , Q1, … Q1+). Визначають функцію збудження використовуючи відомі методи мінімізації . Карти Карно , для Q1+ ( карту переходів ) можна заповнити прямо за графом переходів б) таблицю переходів доповнюють таблицею збудження заданого . . … елемента пам’яті, а потім визначають і мінімізують функцію збудження . I =fb(Qn, … , Q1, … Q1+). За отриманою функцією збудження будують . . граф переходів, перевіряючи його на зв’язаність . Якщо граф . не в’язаний повторюють пункт 4 і отримують таку функцію збудження, . при якій забезпечує ця автоматичний вихід із будь-якого стану, що …не використовується, в роботі кільця(в будь який робочий …внутрішній стан). При декількох рішеннях , які призводять до зв’язності …вибирають ті , що забезпечують найменше число кроків в робоче кільце ...( з точки зору швидкодії відновлення працездатності) Забезпечивши зв’язність графа переходів, за отриманими функціями збудження будують схему електричну функціональну спроектованого лічильника імпульсів. 1.3 Синтез лічильників імпульсів на регістрах зсуву. 1. Потрібно синтезувати лічильник імпульсів на регістрі зсуву з модулем лічення 8. Заданий елемент пам’яті D- тригер . Вхідний код – 10010000. Не важко переконатися, що якщо на вхід регістра зсуву подати деяку періодичну послідовність символів 0 та 1, то внутрішні стани регістра зсуву ( комбінацій значень сигналів Q1) будуть також періодично спотворюватись (період повторення визначається добутком періоду тактових імпульсів і числа позицій вхідної періодичної послідовності). З цього витікає, що регістр зсуву являє собою лічильник за деяким модулем Ь, якщо в казана періодична послідовність вказана самим регістром зсуву, причому Ь визначає число позицій такої послідовності . Наприклад, якщо внутрішній стан кодує ця послідовністю – 111000, то просуваючи дану послідовність через 3 – розрядний регістр зсуву , отримаємо 6 різних кодових комбінацій(внутрішніх сигналів ) 111, 110, 100, 000, 001, 011. При подальшому зсуві одержуються ті ж самі кодові комбінації, то б то послідовність символів 0 та 1 періодична рис. (1.1а) і називає ця «кодове кільце» . Вказана зміна внутрішніх сигналів регістра зсуву ілюструє ця графом переходів рис1.1б Так 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 сигналів )на виході будь - якого розряду регістра зсуву із зсувом в часі на період тактових імпульсів. Такт 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 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 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0… 6 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 … а) Рис. Зміна внутрішніх станів регістра зсув: а) при зсуві по інформації тактам;б) граф переходів б) 4.Складаємо карти Карно Табл. 1.2 – Карта Карно для D. Q6Q5Q4 000 001 011 010 110 111 101 100 000 + + + 0 + + + + 001 0 0 + + + + + + 011 + + + + + + + + 010 1 + + 0 + + + + 110 + + + + + + + + 111 + + + + + + + + 101 + + + + + + + + 000 + 1 + + + + + 0 З таблиці 1.2 і 1.3 витікає , що D=Q2∨Q6Q3.При цьому враховано що під час визначення логічної функції невизначеність можна + можна замінити одиницями та нулями . В нашому випадку невизначеність було замінена на одиниці . Функція отримана з карти Карно не задовольняє завдання ( граф не зв’язаний і є не робочі кільця без виходу у робочі стани ) тому вибрана функція D = Q1 ∨ Q2 ∨ Q4 ∨ Q6 Код Q D = Q1 ∨ Q2 ∨ Q4 ∨ Q6 Код Qi+1 000000 1 000001 000001 0 000010 000010 0 000100 000011 0 000011 000100 1 001001 000101 0 01010 000110 0 001100 000111 0 011100 001000 0 010000 001001 0 010010 001010 0 010100 0011011 0 010110 001100 0 011000 001101 0 011010 001110 0 011100 001111 0 011110 010000 1 100001 010001 0 100010 010010 0 100100 010011 0 100110 010100 1 101001 010101 0 101010 010110 0 101100 010111 0 101110 011000 0 110000 011001 0 110010 011010 0 110100 011011 0 110110 011100 0 111000 011101 0 111010 011110 0 111100 011111 0 111110 100000 0 000000 100001 0 000010 100010 0 000100 100011 0 000110 100100 0 001000 100101 0 001010 100110 0 001100 100111 0 001110 101000 0 010000 101001 0 010010 101010 0 010100 101011 0 010110 101110 0 011000 101101 0 011010 101110 0 011100 101111 0 011110 110000 0 100000 110001 0 100010 110010 0 100100 110011 0 100110 110100 0 101000 110101 0 101010 110110 0 101100 110111 0 101110 111000 0 110000 111001 0 110010 111010 0 110100 111011 0 110110 111100 0 111000 111101 0 111010 111110 0 111100 111111 0 111110 За даними таблиці 1.4 будуємо кінцевий граф переходів наведений на рис 1.3. / Рисунок 1.3 Кінцевий шуканий граф переходів. 6..Побудуємо схему електричну функціональну спроектованого лічильника імпульсів , який містить 6 елементів пам’яті. Виберемо 6 D – тригерів побудуємо на їх основі 5- розрядний регістр зсуву, як самостійний функціональний вузол, доповнивши його у молодшому розряді D- тригером з відповідною логікою на вході D. Схема електрична функціональна спроектованого лічильникаімпульсів на регістриах зсуву представлена на рисунку 1.4. / Рис 1.4 Функціональна схема лічильника імпульсів. 1.4 Розробка та опис схеми електричної принципової. Для реалізації даного пристрою були вибрані мікросхеми ТТЛ серії КР 531 . Швидкодія даної серії складає t= 3 нс, потужність споживанна 19мВт. Зокрема такі як: Мікросхема КР 531 ТМ9( рис 1.5) шість D –тригерів в одному корпусі. / Рис 1.5 Мікросхема КР 531ТМ9 Два елемента» 5 АББО – НІ» в одному корпусі. / Рис 1.6 Мікросхема КР 531 ЛЕ7 Часові діаграми роботи даного пристрою дані на рисунку 1.7 / Рис 1.7 часові діграми . 1.5 Розрахунок схеми електричної принципової. Швидкодія мікросхеми даної серії складає 3 нс. Розроблений лічильник імпульсів складає ця з чотирьох мікросхем тому швидко дія його буде складати t= 3 * 4 = 12 нс Максимальна робоча частота роботи такого приладу може складати до f = 1 12∗10 -19=83МГц Потужність споживача мікросхеми даної серії складає 19 мВт. Потужність споживача лічильника імпульсів буде складати: Р= 4* 19= 76 мВт. Висновок У процесі синтезу треба брати до уваги необхідність мінімізації апаратних витрат на реалізацію пристрою. Ця мінімізація безпосередньо пов'язана з мінімізацією логічної функції, яка визначає алгоритм роботи даного пристрою. Подання й мінімізація функції за допомогою карт Карно істотно ускладнюються, якщо число аргументів функції перевищує чотири. Карта тут складається з двох половин, кожна з яких являє собою карту чотирьох аргументів. Одна з них відповідає х5 = 1, друга – х5 = 0. Ці карти можна уявити собі розташованими одна над іншою. При цьому контури можуть бути тривимірними, тобто одна область може охоплювати клітинки обох половин карти. На практиці досить широко застосовуються цифрові пристрої, які мають багато виходів. Один з можливих підходів до синтезу таких пристроїв полягає у тому, що синтезований пристрій подається у вигляді сукупності відповідної кількості окремих цифрових вузлів із спільними входами. Але у цьому випадку синтезований пристрій може виявитись не мінімальним, навіть якщо кожен з цих вузлів буде мінімальним. У цьому випадку виконують спільну мінімізацію логічних функцій за допомогою операції склеювання, або пошук у логічних функціях для різних виходів пристрою ідентичних членів, які можуть бути реалізовані тим самим логічним елементом. Для того щоб перейти від структурної схеми до принципової, треба за допомогою довідкової літератури здійснити вибір конкретних, які серійно виробляються промисловістю інтегральних схем, які підходять для реалізації даного пристрою. Цілком зрозуміло, що при цьому треба зводити до мінімуму їх кількість. Перелік посилань : 1. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з курсу ЦИФРОВІ ПРИСТРОЇ. 2. Шило В.Л. Популярні цифрові мікросхеми: довідник, - Москва; металургія, 1988, -352 с. 3. Орнадскій П.П. Автоматичні виміри і прилади. - К.; Техніка, 1990 - 448с. 4. Цифрові та аналогові інтегральні мікросхеми: Довідник/ С. В. Якубовський, Л. І. Нільсон, В. І. Кулешова и др./Под ред. С.В. Якубовского.-М.: Радио и связь, 1990.-496с. 5. Лихтциндер Б.Я., Кузнєцов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике: Учебное пособие.– К.:Выща шк. Головное изд-во,1988.- 272 с. 6. Савельев А.Я. Прикладная теория цифровых автоматов:Учебник для вузов по спец. ЭВМ. – М.:Высш.шк.,1987. – 272 с. 7. Калабеков Б.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М.: Радио и связь, 1987, с.188-190. 194-199.

Курсовий проект Цифрові пристрої

77pazan77

29.03.2013 22:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись