Синтез дискретных устройств

Основные узлы дискретного устройства: генератор прямоугольных импульсов, параллельно-последовательный счетчик, преобразователь кодов, делитель частоты, сумматор. Описание работы дискретного устройства. Выбор микросхем. Схема электрическая принципиальная.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Аннотация

Данный курсовой проект по дисциплине «Теория дискретных устройств» посвящен разработке принципиальной схемы дискретного устройства с заданной структурной схемой. При выполнении курсового проекта получены необходимые навыки по инженерному проектированию дискретных устройств, по разработке схем дискретных устройств и выборе методики расчета, произведена оценка различных вариантов схем.

В данном курсовом проекте разработаны и описаны такие отдельные узлы и блоки дискретного устройства, как: генератор импульсов, счетчик, преобразователь кодов,сумматор, делитель частоты, последовательно-параллельный регистр и параллельно-последовательный регистр. Все схемы в курсовом проекте в соответствии с заданием реализованы в базисе «ИЛИ-НЕ».



Введение

На современном этапе развития научно-технического прогресса повсеместно, во всех отраслях промышленности идет автоматизация производства. Автоматизация производственных процессов имеет огромное значение для народного хозяйства. Автоматы, или электрические и электронные устройства, построенные на разнообразнейших реле и дискретных электронных элементах, берут на себя самую тяжелую и рутинную работу, которую раньше выполнял человек. Автомат имеет огромные преимущества перед человеком. Он никогда не устанет, он никогда не упустит даже самых мельчайших деталей. Автомат всегда выполняет строго заранее определенные действия, и не отходит от них ни на шаг. Исключение составляют лишь редкие случаи - ошибки в программе работы какого-либо устройства или воздействия на него внешних помех. Поэтому все большее внимание уделяется методам разработки безопасных, и надежных устройств.

Цифровое устройство может быть спроектировано правильно только при наличии точных описаний ИС. Более того, спроектированное устройство должно содержать наименьшее число ИС для снижения его стоимости. Этого можно требовать от разработчика только при предоставлении ему полного их описания. Задание ИС с помощью таблиц истинности не только громоздко, но и, являясь первой ступенью синтеза любого цифрового устройства, не содержит описания его работы в минимальной форме, необходимой для облегчения анализа возможностей ИС для конкретных приложений.

ИС нашли широкое применение в вычислительных машинах и комплексах, в электронных устройствах автоматики, аппаратуре связи и передачи данных, современной радиоэлектронной аппаратуре бытового, промышленного и специального назначения; в товарах культурно-бытового назначения (телевизорах, магнитофонах, радиоприемниках, кино, фотоаппаратуре, электронных часах), в транспортной электронике, сельском хозяйстве, медицине и многих других областях.

В том числе огромное количество электронных дискретных устройств, применяются сейчас на железных дорогах всего мира. Не составляет исключения и наша республика. Без современных автоматизированных систем управления невозможно существование железной дороги такой, как мы видим ее сейчас. Устройства автоматизации повышают безопасность проезда поездов, увеличивают пропускную способность железных дорог, увеличивают надежность железной дороги в целом. Поэтому особенно важно развивать эту отрасль.

Дискретные устройства, не учитывая остальные параметры, разделяются на 2 группы: программируемые и с жесткой логикой. Каждая группа имеет свои преимущества. Устройства с жесткой логикой намного превосходят программируемые устройства по быстродействию, однако, если будет необходимо поменять алгоритм работы устройства, устройство с жесткой логикой нужно будет создавать заново, тогда как в программируемом устройстве необходимо лишь заменить микросхему, в которой записана программа или алгоритм работы устройства.

Целью данного курсового проекта является рассмотрение ряда базовых вопросов построения логических устройств с жесткой логикой на базе современных интегральных схем. Развить у студента инженерное мышление т.к. в настоящее время инженеру необходимо знать не только принципы работы дискретных устройств, но знать принципы построения таких устройств. Это необходимо для того, чтобы уметь находить неисправности, знать способы реализации таких устройств в имеющемся элементном базисе.

1. Синтез основных узлов дискретного устройства

1.1 Генератор прямоугольных импульсов

Генератор прямоугольных импульсов (рисунок 1) собран на логических элементах ИЛИ-НЕ.

В данной схеме резистор R1 используется для начального запуска генератора. Напряжение на выходе генератора имеет вид последовательности прямоугольных импульсов, которые в свою очередь воздействуют на другие составляющие части дискретного устройства.

Частота генерации задается с высокой точностью с помощью кварцевого резонатора ZQ.

Для стабилизации взят кварцевый резонатор на 1000 кГц РГ06.

В соответствии с выходной частотой возьмём R1 = 1 кОм.

Рисунок 1 - Схема генератора прямоугольных импульсов

Временная диаграмма имеет следующий вид:

Рисунок 1.2-Временная диаграмма работы генератора прямоугольных



Т=1/f=1/1000000=1 мкс

1.2 Синтез параллельно-последовательного счетчика

Счётчики импульсов - это дискретные устройства с памятью, осуществляющие подсчёт числа поступающих входных импульсов и хранящих подсчитанное число в виде двоичного кода.

По заданию необходимо разработать суммирующий двоично-десятичный счетчик импульсов с коэффициентом счета К=21 и параллельно-последовательный переносом.Внутри каждой декады будет производиться параллельный, а между декадами - последовательный перенос. Информация на выходе счетчика представляется в коде 8421. Для синтеза схемы применяются D-триггеры[стр] и логические элементы базиса «ИЛИ-НЕ». Минимизация функций алгебры логики производится с помощью карт Карнои Квайна-Мак-Класки.

Для данного счетчика используется m = 4триггера для счета от 0 до 9 и n = 2 триггер для второго разряда десятичного числа:

2^m-1102^m, откуда m = 4;

2^n-132ⁿ, откуда n = 2.

Составим отдельно таблицы истинности для младшего и старшего разрядов.

Таблица 1 Таблица истинности младших разрядов счетчика на D-триггерах

Номер входного импульса	Текущие состояния триггеров	Последующие состояния триггеров	Функции возбуждения
	Q4	Q3	Q2	Q1	Q4	Q3	Q2	Q1	D4	D3	D2	D1
9	1	0	0	1	1	0	0	0	1	0	0	0
8	1	0	0	0	0	1	1	1	0	1	1	1
7	0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	1	0
6	0	1	1	0	0	1	0	1	0	1	0	1
5	0	1	0	1	0	1	0	0	0	1	0	0
4... Другие файлы: Проектирование и синтез дискретных устройств Синтез дискретного устройства, его структурная схема. Расчет дешифратора и индикаторов, их проектирование. Карты Карно. Синтез счетной схемы. Делитель... работа "Синтез дискретных устройств управления" Эквивалентные представления дискретных устройств В книге излагаются принципы синтеза и анализа дискретных управляющих устройств и схем управления цифровыми ЭВМ, основанные на преобразовании графа пер... Синтез дискретных устройств Разработка дискретного устройства, состоящего из генератора прямоугольных импульсов высокой частоты (100 кГц), счетчика импульсов, дешифратора, мульти... Спектральные методы анализа и синтеза дискретных устройств Книга посвящена методам анализа и синтеза дискретных устройств с помощью аппарата теории ортогональных рядов. Развивается единый, во многом аналогичны...