Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата



РУБРИКИ	Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата	РЕКЛАМА

Главная

Бухгалтерский учет и аудит

Военное дело

География

Геология гидрология и геодезия

Государство и право

Ботаника и сельское хоз-во

Биржевое дело

Биология

Безопасность жизнедеятельности

Банковское дело

Журналистика издательское дело

Иностранные языки и языкознание

История и исторические личности

Связь, приборы, радиоэлектроника

Краеведение и этнография

Кулинария и продукты питания

Культура и искусство

ПОИСК

Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата

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.