Логический синтез цифровых устройств
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Министерство образования и науки РФ
Костромской Государственный Технологический Университет
Кафедра АМТ
Дисциплина: Микросхемотехника
Курсовая работа
ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
Вариант - 60F7
Выполнила: Солодова В. В.
Группа: 09-А-1а
Проверил: Лапшин. В.В.
Кострома 2012
1.ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА
Объект представляет собой техническое устройство, в которое поступают различные детали. Имеются 5 датчиков, которые определяют соответствие деталей ("да"-"нет") некоторым параметрам (размер, форма, цвет, конфигурация и т.п.). В зависимости от комбинации сигналов датчиков f(X5,X4,X3,X2,X1) детали сортируются и направляются в разные бункеры и подсчитываются.
Рассмотрим работу одного бункера. При поступлении детали в позицию сортировки вырабатывается сигнал ГОТОВ, который равен "1" все время нахождения детали в этой позиции. Для проектируемой схемы сигнал ГОТОВ и сигналы датчиков Х5,Х4,Х3,Х2,Х1 - внешние. По фронту сигнала ГОТОВ запускается одновибратор. Через время задержки t1 (на срабатывание датчиков) одновибратор формирует синхроимпульс длительностью t2. По сигналу "1" на выходе комбинационной схемы и синхроимпульсу детали направляются в соответствующий бункер. Схема счетчика осуществляет подсчет деталей, поступающих в бункер, и при достижении заданного числа N выдает сигнал о заполнении бункера.
Структурная схема цифрового устройства, которое требуется реализовать в ходе работы, представлена на рисунке 1. На рисунке 1 приняты обозначения: G1 и G2 - одновибраторы.
Рис. 1. Структурная схема цифрового устройства.
.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
В соответствии с таблицей состояний (см. таблицу 1) минимизировать логическую функцию и синтезировать ее в заданном базисе (таблица 2).
Таблица 1.
№X5X4X3X2X1F00000001000010200010030001104001000500101X6001100700111X8010000901001X10010100110101101201100013011011140111001501111X1610000017100011181001001910011020101000211010112210110023101111241100002511001X261101002711011028111001291110113011110131111111
Таблица 2.
ВариантБазис логической функции и дешифратораБазис счетчикаТип индикатораFИ, ИЛИ, НЕК555ТВ9АЛС342А
Спроектировать одновибратор на интегральных таймерах для заданного времени задержки t1 и длительности импульса t2 (см. таблицу 3 и рис. 2).
Таблица 3.
ВариантT1, cT2, мcМикросхема70,1210К555АГ3
Синтезировать в заданном элементном базисе счетчик с заданным модулем счета N и направлением счета (см. таблицу 4 и таблицу 2).
Таблица 4.
ВариантМодуль счетаНаправление счета05прямой
Разработать дешифратор для индикации показаний счетчика при заданном типе индикатора (см. таблицу 2).
Выполнить чертеж разработанной схемы.
3.СИНТЕЗ ЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА
Минимизацию логической функции можно произвести двумя способам: по методу Квайна и по методу карт Карно. Воспользуемся методом карт Карно, т.к. он наиболее прост при хорошей результативности.
Составим карты Карно для нашей логической функции. Аргументов этой функции пять, поэтому эту функцию представим в виде двух карт. В плоскости одной переменная Х5 будет иметь значение 0, в плоскости другой - 1. В остальном, карты заполняются стандартно (см. рис. 3).
X5=0 X5=1
0000 00010 20011 30001 11000 81010 101011 111001 91100 121110 141111 151101 130100 40110 60111 70101 5
0000 160010 180011 190001 171000 241010 261011 271001 251100 281110 301111 311101 290100 200110 220111 230101 21
Рис 3. Карты Карно.
Теперь составим минимизированную функцию, описывая каждый контур путем включения только тех переменных, которые во всех клетках контура не меняют своего значения. Получаем:
Рис. 4. Схема устройства, реализующего логическую функцию.
4Проектирование одновибратора
Одновибратор должен обеспечить передачу данных (сигнала) от логического устройства пункта 3. к счетчику (рис. 1) в строго нормированные моменты времени (рис. 2), т.е. спустя время t1 после прихода сигнала ГОТОВ должен быть выдан импульс продолжительностью t2.
Одновибраторы (ждущие мультивибраторы) - представляют собой микросхемы, которые в ответ на входной сигнал (логический уровень или фронт) формируют выходной импульс заданной длительности. Длительность этого импульса определяется внешними времязадающими резисторами и конденсаторами. То есть можно считать, что у одновибраторов есть внутренняя память, но эта память хранит информацию о входном сигнале строго заданное время, а потом информация исчезает. АГ3 - два одновибратора в одном корпусе с перезапуском. То есть начинает отсчет нового времени выдержки Т с каждым новым входным сигналом независимо от того, закончилось ли предыдущее время выдержки. В случае, когда период следования входных сигналов меньше времени выдержки, выходной импульс одновибратора с перезапуском не прерывается. Также имеет дополнительный вход сброса -R, логический нуль на котором не только запрещает выработку выходного сигнала, но и прекращает его действие.
А, -А1, -А2 - инверсные входные сигналы
В - Прямые входные сигналы- прямые выходные сигналы
Q - инверсные выходные сигналы
Сигналы управления для мультивибратора из микросхемы АГ3 (таблица 5)
ВходыВыходы-RABQ-Q0ХХ01Х1001ХХ0011 (1)01 (2)101Таблица 5
(1)- Сигналы управления первого одновибратора
(2)- Сигн?/p>