Курсовая работа : Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Курсовая работа >> Коммуникации и связь


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:

  • Тип счётчика (СТ) Синхронный с параллельным переносом

  • Направление счёта СТ +1

  • Начальное состояние СТ Анач. = 4

  • Модуль счёта Ксч. = 9

  • Тип триггеров для реализации СТ 7472

  • Тип дешифратора DC состояний счётчика DC 4

  • Выходной код DC унитарный

  • Тип логики, задаваемый для реализации схемы ТТЛ

  • Управляемый генератор (G) интегральный таймер

  • На базе ИМС LM555CN-8 (1006BИ1)

Параметры управляющих сигналов:

  • Длительность 0,1с

  • Период повторения 0,2с

  • Скважность 2

  • Амплитуда управляющего сигнала уровень ТТЛ

Индикация:

  • Выходных состояний СТ цифровая (шестнадцатеричный код)

  • Управляющих сигналов светодиоды

  • Источник запуска Word Generator

  • 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

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.

Похожие работы: