Кафедра «Промышленная и биомедицинская электроника»...
DESCRIPTION
Министерство образования и науки Украины Национальный Технический университет «ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ». Кафедра «Промышленная и биомедицинская электроника» Курсовое проектирование По дисциплине «Цифровая схематехника » - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
М И Н И С Т Е Р С Т В О О Б РА З О В А Н И Я И Н АУ К И У К РА И Н Ы Н А Ц И О Н А Л Ь Н Ы Й Т Е Х Н И Ч Е С К И Й У Н И В Е Р С И Т Е Т
« Х А Р Ь К О В С К И Й П О Л И Т Е Х Н И Ч Е С К И Й И Н С Т И Т У Т »
Кафедра «Промышленная и биомедицинская электроника»
Курсовое проектирование
По дисциплине «Цифровая схематехника»
По теме «ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО С ВРЕМЕННЫМ
РАЗДЕЛЕНИЕМ СИГНАЛОВ»
ПКГ №4Гаркуша О.Ю.Захаров И.А.Ясько А.С.Харьков, 2014
ВСТУПЛЕНИЕ
О БЪ Е К Т И С С Л Е Д О ВА Н И Я – Ц И Ф Р О В О Е У С Т Р О Й С Т В О С В Р Е М Е Н Н Ы М РА ЗД Е Л Е Н И Е М С И Г Н А Л О В . Ц Е Л Ь РА Б О Т Ы – П Р О Е К Т И Р О ВА Н И Е И РАС Ч Е Т Ц И Ф Р О В О Г О У С Т Р О Й С Т ВА С В Р Е М Е Н Н Ы М РА ЗД Е Л Е Н И Е М С И Г Н А Л О В . У С Т Р О Й С Т В О Р Е А Л И З У Е Т С Я Н А Ц И Ф Р О В Ы Х И Н Т Е Г РА Л Ь Н Ы Х М И К Р О С Х Е М А Х И С О С Т О И Т И З К О М Б И Н А Ц И О Н Н О Й С Х Е М Ы , Г Е Н Е РАТ О РА , Ф О Р М И Р О ВАТ Е Л Я ТА К Т О В Ы Х И М П УЛ Ь С О В , Д Е Л И Т Е Л Е Й Ч АС Т О Т Ы , Ф О Р М И Р О ВАТ Е Л Я ФУ Н К Ц И И , С Ч Е Т Ч И К О В , И Н Д И К АТ О Р О В .
ИНДИВИД УАЛ ЬНОЕ ЗАДАНИЕ
№ ПКГ fгти, кГЦ Такты TF1 Такты TF2 Ксч
4
Минтермы F1 минтермы F2
0,3,5,7,9,11,13 2,4,6,8,12,14 9-12 14fфис=16*(fгти/Ксч)
fфис, Гц
7 3-7
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
З Г – З А Д А Ю Щ И Й Г Е Н Е РАТ О Р, Я В Л Я Ю Щ И Й С Я И С Т О Ч Н И К О М С И Г Н А Л А И С Х О Д Н О Й Ч А С Т О Т Ы ;
Д Ч 1 , Д Ч 2 – Д Е Л И Т Е Л И И С Х О Д Н О Й Ч А С Т О Т Ы С Н Е О Б Х О Д И М Ы М И К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т А М И Д Е Л Е Н И Я ;
С Т 1 , С Т 2 – Д В О И Ч Н Ы Е С Ч Е Т Ч И К И ; Ф Ф – Ф О Р М И Р О В АТ Е Л Ь Ф У Н К Ц И Й , С Л У Ж А Щ И Й
Д Л Я Р Е А Л И З А Ц И И З А Д А Н Н Ы Х Ф У Н К Ц И Й F 1 = ∑ 0 , 3 , 5 , 7 , 9 , 1 1 , 1 3 И F 2 = ∑ 2 , 4 , 6 , 8 , 1 2 , 1 4 ;
Ф Т И – Ф О Р М И Р О В АТ Е Л Ь Т А К Т О В Ы Х И М П УЛ Ь С О В , О Б Е С П Е Ч И В А Ю Щ И Й РА З Д Е Л Е Н И Е З А Д А Н Н Ы Х
Ф У Н К Ц И Й В О В Р Е М Е Н И ;Б И 1 , Б И 2 – Б Л О К И И Н Д И К А Ц И И ,
П Р Е Д Н А З Н АЧ Е Н Н Ы Е Д Л Я В И З УА Л И З А Ц И И П О Л У Ч Е Н Н О Й И Н Ф О Р М А Ц И И .
Функциональная схема содержит следующие элементы:
С И Н Т Е З Л О Г И Ч Е С К О Й ФУ Н К Ц И И F 1 В Б А З И С Е И - Н Е
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
X4
X2
X3
X1
1
1
1
1
F=X1*X2*X3*X4*X1*X2*X4*X2*X3*X4*X1*X3*X4
1 1
1
М И Н И М И З А Ц И Я F 1 П О « 0 » И « 1 » С П О М О Щ Ь Ю К А Р Т К А Р Н О
F=X1*X2*X3*X4*X1*X2*X3*X3*X4*X1*X4*X2*X4
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
X4
X2
X3
X1
0
0
0 0
0
00
0
0
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я F 1 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - Н Е
1
1
1
1X4
X3
X2
X1 &
&
&
&
&
&
1
1
1
1
1
&
&
&
&
&
&
&
F1(1)=X1*X2*X3*X4*X1*X2*X4*X2*X3*X4*X1*X3*X4 F1(0)=X1*X2*X3*X4*X1*X2*X3*X3*X4*X1*X4*X2*X4
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я Л О Г И Ч Е С КО Й ФУ Н К Ц И И F 1 В Б АЗ И С Е И - И Л И - Н Е
F1(1)=X1*X2*X3*X4+X1*X2*X4+X2*X3*X4+X1*X3*X4
x2
x3
x4
x1
AB
&
&
&
&
1
F
&
&
&
&
1
1
1
1
1 AB
&
&
&
&
1
F
1
1
1
1
&1
A
B
+5
x2
x3
x4
x1
С И Н Т Е З Л О Г И Ч Е С КО Й ФУ Н К Ц И И F 2 В Б АЗ И С Е И - Н Е
F2(1)=X2*X4*X1*X3*X4*X1*X3*X4
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
X4
X2
X3
X1
1
1
1
1 1
1
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
X4
X2
X3
X1
0
0
0 00
000
F2(0)=X4*X1*X2*X3*X1*X2*X3
0
0
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я F 2 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - Н Е
1
1
1
X4
X3
X2
X1
+5
&
&
&
&
X3
X2
X1
X4
1
1
1
1
&
&
& 1 F
F2(1)=X2*X4*X1*X3*X4*X1*X3*X4F2(0)=X4*X1*X2*X3*X1*X2*X3
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я Л О Г И Ч Е С КО Й ФУ Н К Ц И И F 2 В Б АЗ И С Е И - И Л И - Н Е
&
&
AB
1
F
&1
A
B
1
1
1
1
+5
x1
x2
x3
x4
x2
x3
x4
&1
A
B
AB
&
&
&
&
11
1
1
+5
F2(1)=X2*X4+X1*X3*X4+X1*X3*X4 F2(0)=X4+X1*X2*X3+X1*X2*X3
В Ы Б О Р О П Т И М А Л Ь Н О Й СХ Е М Ы F 1 И F 2
С И Н Т Е З Ф О Р М И Р О ВАТ Е Л Я ТА К Т О В Ы Х И Н Т Е Р ВА Л О В T F 1
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
Q1
Q3
Q2
Q4
1
1
1
1
1
*
*
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
Q1
Q3
Q2
Q4
*
*
0 0 0
0 00
0
00
TF1(0)=Q3*Q1+Q3*Q2+Q4TF1(1)=Q4*Q2*Q1+Q4*Q3
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я T F 1 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - Н Е
1Q4
Q3
Q2
Q1
&
&
&
+5
F
&
&
&
Q4
Q3
Q2
Q1
1
1
1
+5
&
F1
TF1(1)=Q4*Q2*Q1*Q4*Q3 TF1(0)=Q3*Q1*Q3*Q2*Q4
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я T F 1 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - И Л И - Н Е
AB
&
&
&
&
11
Q4
Q3
Q2
Q11
Q4
Q3
Q2
Q1
AB
&
&
&
&
1
1
1
1
F
+5
TF1(1)=Q4*Q2*Q1+Q4*Q3
С И Н Т Е З Ф О Р М И Р О ВАТ Е Л Я ТА К Т О В Ы Х И Н Т Е Р ВА Л О В T F 2
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
Q1
Q3
Q2
Q4
*
*
1
1
1
1
Q3
0
1
3
2
4
5
7
6
12
13
15
14
8
9
11
10
Q1
Q2
Q4
*
*
0
0
0
0 0
0
0
0
0
0
TF2(0)=Q4+Q2*Q3*Q1+Q3*Q1TF2(1)=Q4*Q3*Q1+Q4*Q3*Q1+Q4*Q2
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я T F 2 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - Н Е
Q4
Q3
Q2
Q1
1
1
&
&
&
+5
&
F
TF2(1)=Q4*Q3*Q1*Q4*Q3*Q1*Q4*Q2
Q4
Q3
Q2
Q1
1
1
1
1
&
&
&
+5
&1 F
F=Q4*Q2*Q3*Q1*Q3*Q1
СХ Е М Н А Я Р Е А Л И З А Ц И Я T F 2 П О « 0 » И « 1 » В Б АЗ И С Е И - И Л И - Н Е
&
&
AB
1Q4
Q3
Q2
Q1
1
1
&1
A
B
+5
1 F
TF2(1)=Q4*Q3*Q1+Q4*Q3*Q1+Q4*Q2
Q4
Q3
Q2
Q1
AB
&
&
&
&
1
1
1
1
F
+5
1
TF2(0)=Q4+Q2*Q3*Q1+Q3*Q1
В Ы Б О Р О П Т И М А Л Ь Н О Й СХ Е М Ы T F 1 И T F 2
С И Н Т Е З Д В О И Ч Н О ГО СЧ Е Т Ч И К А С КСЧ
В данном курсовом проекте используем счетчики К155ИЕ5 и К155ИЕ2
Так как данный счетчик 4-х разрядный, то при инкрементировании счетчика без управления сбросом его коэффициент счета 16. При этом счёт будет происходить с приходом каждого очередного импульса на тактовый вход счетчика.
Для реализации других коэффициентов счета необходимо вводить цепь принудительного сброса. В данном проекте необходимо реализовать счетчики с коэффициентами счёта 7,8,14,16.
СИНТЕЗ СЧЕТЧИКОВ
CT2C1
C2
&
R
12
9
8
11
14
1
2
3
Счетчик К155ИЕ5 с Ксч=16
Счетчик К155ИЕ5 с Ксч=14
Делитель частоты на К155ИЕ2 с Кс1=7
Делитель частоты на К155ИЕ5 с Кс2=8
ЦЕПЬ СБРОСА
Дифференцирующая RC-цепочка
Параметры цепочки определяются из соотношенияRC=tзад/ln(Uп/Uпор),
(1.2-1.3)*tз<=tзад<tu,
Длительность формируемого импульса должна удовлетворять следующим условиям
ОБНУЛЕНИЕ СЧЕТЧИКА
Схема обнуления счетчика с Ксч=14
Диоды VD1-VD5 являются развязывающими и при их выборе следуетобращать внимание на выполнение следующего условия.
I1вх>Imin,где I1вх – входной ток логического элемента DD в единичном состоянии;
Imin – минимальное значение прямого тока диода, при котором он открыт.
ОБЩАЯ СХЕМА&
&
&
C1
3
12
9
8
11
12
9
8
11
DD15
Изм. Лист № докум. Подп. Дата
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Н.контр.
Утв.
Лит. Масса Масштаб
Лист Листов1 1
ПГК №4
ЭМС-41Б
121DD10
+5СТ10
С1С2
&R
&R9
1
2
4
8
CT2C1
C2
&
R
1
2
4
8
CT2C1
C2
&
R
1
2
4
8
Q1
Q2
Q3
Q4
&
C1
C2
&
R
1
2
4
8
CT2
AB
&
&
&
&
1
1
1
1
AB
&
&
&
&
11
х4х3
х2
х1
1
1
1
1
&
&
&
&
&
F1
TF2
TF1
1 F2
&
&F1*TF1
F2*TF2
1
1
&
&
CT2C1
C2
&
R
1
2
4
8
R1
R2
R3
C2
R4
R5
R6
R7 R8
R9
R10
C3
51
62
78 4
141
23
67
12
9
8
11
14
1
2
3
12
9
8
4
14
1
2
3
12
9
8
4
14
1
2
3
12
9
8
4
12
3
11
910
345
12
13
12
6
8
1234
9101113
6
8
6
891011
345
213
910
131
23
456
1112
8
8
910
13123
456
1112
45
6
8910
14
1
2
3
VD1
VD2
VD3VD4
VD5
VD6
VD7
VD8
VD9
1245
9101213
6
8
1 2
3 4
5 6
9 8
5 6
1 2
3 4
9 8
11 10
13 12
DD2
DD3
DD4
DD5
DD6.1
DD7.1 - 7.4
DD8.1 - 8.3
DD8.4
DD9 DD11
DD12 DD7.5
DD7.6
DD13
DD14
DD8.5
DD6.2
DD6.3
DD16
DD1
D1
D2
D4
Q1Q2
Q3Q4
CT
D3
MK
S
Q5Q6
Q7
D1
D2
D4
Q1Q2
Q3Q4
CT
D3
MK
S
Q5Q6
Q7
9
10
1112
13
1514
9
10
11
12
1314
15
HL1E1E1D1C1
123456789
101112131415161718
E2D2F2C2
B2A2
B1A1F1
CT2C1
C2
&
R
1
2
4
8
14
1
2
+5
+5
DD17
DD18
+Vcc К выв. 14 DD6-DD14; к выв. 10 DD2-5, DD15,DD16; к выв. 13,14 HL; к выв. 16 DD17, DD18
К выв. 7 DD6-DD14; к выв. 5 DD2-5, DD15, DD16; к выв. 8 DD16, DD17
Стысло Б.А.
G2
G1
ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ
m0 m2 m3m1 m4 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11 m12 m13 m14 m15
F1 m3 m5
m14F2 m6
m7 m9 m11
m12
Ксч=16
m0 m1 m2 m5 m6 m7 m8 m9 m10 m11
F1 m3
F2
F1*TF1
F2*TF2
m0 m13
m2 m4 m8
m12 m13m3 m4
m7
m9 m12
t
t
t
t
t
t
t
t
Р Е З УЛ ЬТАТ РА Б О Т Ы У С Т Р О Й С Т ВА
ВЫВОД
В данном курсовом проекте был произведен синтез и реализация цифрового устройства. В процессе проектирования были произведены минимизации логических функций с целью получения оптимальной структуры. Также произведен выбор схемы и электрический расчет автогенератора прямоугольных импульсов, выполнен синтез синхронных двоичных счетчиков с нужными коэффициентами счета, спроектированы формирователи тактовых интервалов. Выполнен расчет быстродействия цифрового устройства (tзад = 215нс) и потребляемой мощности, которая примерно составляет 2,98Вт.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ=)