Разработка лабораторного макета для исследования RS-триггеров
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
¶ен вырабатывать прямоугольные импульсы для подачи их на тактовый вход триггера с целью облегчения наблюдения за работой устройства.
Кроме того, для наблюдения за состояниями выходов триггера и задаваемых уровней логических сигналов необходимо включить в макет блок индикационных устройств.
Таким образом, примерная структурная схема макета может иметь вид, показанный на рис.1.
Рисунок 1.1 - Структурная схема лабораторного макета
2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА
.1 Состав макета
В задании на данный курсовой проект не указана необходимость разработки принципиальных схем тактового генератора, блока питания, задатчика уровня логических сигналов и блока индикации. Поэтому данные устройства можно взять стандартными.
Поскольку уровни входных сигналов для триггеров, точнее для элементов, на которых они построены, не превышают 5В, то блок питания для макета целесообразно взять на 5В. Этот выбор можно обосновать тем, что для подачи сигналов на входы триггеров не придется прибегать к применению элементов снижающих напряжение, поступающее от блока питания на входы.
Исходя из вышесказанного, блок задатчика уровней логических сигналов можно реализовать на нескольких тумблерах и логических элементах непосредственно на макете, а не прибегать к использованию внешних источников с различными уровнями выходных сигналов.
Кроме того, тактовый генератор тоже целесообразно выполнить на самом макете при помощи мультивибратора. Он должен генерировать прямоугольные импульсы с довольно низкой частотой (например, 1-5 Гц), т.к. более высокие частоты будет трудно различить не вооруженным глазом.
Блок индикации можно реализовать на светодиодах, установленных непосредственно на значимых выходах соответствующих триггеров, либо выделить их в отдельную линейку, к которой при помощи проводов с разъемами подключать выходы исследуемых устройств.
Коммутацию отдельных элементов при исследовании триггеров на логических элементах и интегральных микросхемах целесообразно выполнять при помощи проводов с разъемами. Их также можно использовать для подачи сигналов на исследуемое устройство от задатчика уровней логических сигналов и тактового генератора.
Согласно заданию для проекта, макет также должен содержать схемы для исследования работоспособности RS-триггеров на дискретных элементах (транзисторах), синхронного и асинхронного триггера на логических элементах (ЛЭ) и асинхронного триггера на интегральных микросхемах (ИМС).
Таким образом, функциональная схема лабораторного макета будет иметь вид, показанный на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 - Функциональная схема лабораторного макета
2.2 Выбор элементной базы макета
По заданию необходимо выбрать элементную базу для реализации макета. Предлагаются следующие серии микросхем:
ТТЛ - К531, К555, 1533 серии
КМОП - 561, 564, 1534 серии
Проведем сравнительный анализ этих серий и технологий изготовления.
Таблица 2 - Сравнительные характеристики микросхем различных типов
ПараметрТТЛКМОПК531К555КР1533К561К564Напряжение питания (В)4.55.54.55.54.5 5.5-0.518-0.518Входное напряжение высокого уровня (В)2.55.52.55.52.0 5.51.51.5Входное напряжение низкого уровня (В)-0.40.5-0.40.40 0.83.53.5Входной ток низкого уровня: не более (мА)-2-0.4---Входной ток высокого уровня не более (мА)0.050.04---Выходной ток высокого уровня (мА)204-15-0.4 --Выходной ток низкого уровня (мА)-1-0.48 24--Напряжение на выходе (В)--5.5--Время фронта и спада сигнала5 нс20 нс1.0 мкс--Максимальная емкость нагрузки (пФ)200150200, 500--Температура окружающей среды (С)-60125-60125-10 70-1070-55125Нагрузочная способность1010---
Таким образом, выбираем микросхемы ТТЛ серии К1533, т.к они дают возможность подключать нагрузку с большей емкостью, обладают более высокими уровнями выходного тока низкого уровня, дают на выходе напряжение, необходимое для работы других логических устройств.
Из этой серии нам понадобятся следующие типы микросхем.
КР1533ЛА3.
В состав микросхемы входят четыре двух входовых элемента И-НЕ. Функциональная схема и номенклатура выводов микросхемы приведены на рис. 2.2.
КР1533ЛЕ1.
В состав микросхемы входят четыре двух входовых элемента ИЛИ-НЕ. Функциональная схема и номенклатура выводов микросхемы приведены на рис. 2.3.
Они понадобятся для построения одноступенчатых триггеров на базе логических элементов.
Рисунок 2.2 - Функциональная схема микросхемы КР1533ЛА3
электрический дискретный транзистор триггер
Рисунок 2.3 - Функциональная схема микросхемы КР1533ЛЕ1
КР1533ТР2.
В состав микросхемы входят четыре RS-триггера. Функциональная схема и номенклатура выводов микросхемы приведены на рис. 2.4.
Эта микросхема понадобится для построения асинхронного триггера на ИМС.
Рисунок 2.4 - Функциональная схема микросхемы КР1533ТР2
КР1533ЛН1.
В состав микросхемы входят шесть инверторов. Функциональная схема и номенклатура выводов микросхемы приведены на рис. 2.5.
Эта микросхема необходима для построения двухступенчатого синхронного триггера на логических элементах.
Рисунок 2.5 - Функциональная схема микросхемы КР1533ЛН1
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАКЕТА
Поскольку в техническом задании на данный курсовой проект не было указано на необходимость расчета таких составных частей макета как блок ?/p>