Контрольная работа: Проектирование устройства выполняющего заданные функции преобразования цифровой информации
Название: Проектирование устройства выполняющего заданные функции преобразования цифровой информации Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: контрольная работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание 1 Цель курсового проектирования 2 Задачи курсового проектирования 3 Расчетная часть курсового проектирования 1 Цель курсового проектирования Целью курсового проекта является решение комплексной задачи, охватывающей основные разделы дисциплины «Цифровая электроника» и заключающейся в выполнении схемотехнического проектирования устройства, выполняющего заданные функции преобразования цифровой информации. Объектом курсового проектирования являются синхронные пересчетные схемы. 2 Задачи курсового проектирования В процессе работы над курсовым проектом должны быть рассмотрены и решены следующие задачи: 1) синтез структуры проектируемого устройства; 2) анализ сложности проектируемого устройства и выбор типа триггера, использование которого для реализации устройства позволяет минимизировать его сложность; 3) синтез триггерного устройства выбранного типа. 3 Расчетная часть курсового проектирования Задача проектирования: спроектировать устройство, выполняющее функцию восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра и синхронной реверсивной пересчетной схемы. Таблица 1: Условные обозначения типов переходов переменной
Таблица 2: Описание реверсивного сдвигающего регистра
Карта Карно: - карта
Таблица 3: Словарное описание триггеров D и JK – типов
Карты Карно - карта
- карта
- карта
После склеивания получаются следующие выражения: = + = + = + Если доказать, что + = 1, а, следовательно, = , то при построении схемы управления достаточно разработать только схему для J входа, а на K вход подать инвертированный J сигнал с выхода этой схемы, что позволяет получить выигрыш в аппаратной реализации. + = + + + = ( + ) + ( + ) = 1 Преобразование в базис И-НЕ: = + = = + = (*) Далее проводится оценка сложности комбинационной схемы управления (КСУ): 1- если в схеме используется прямой вход 2- если в схеме используется инверсный вход S = (2 + 1) + (1 + 1) + (1 + 1) + (2 + 1) + (1 + 1) + (1 + 1) = 14 S = (2 + 1) + (1 + 1) + (1 + 1) = 7 Так как S > S, следовательно, целесообразно использование триггера D-типа. Для построения схемы сдвигающего регистра, требуется определить выражения, отражающие логику формирования входных сигналов каждого разряда, учитывая кольцевую структуру регистра. Чтобы получить искомые выражения необходимо вместо индексов у переменных в формуле (*) подставить значения, соответствующие номерам разрядов от 1 до 8, при этом, если результат вычислений значения индекса окажется меньше или равен 0, то к результату следует прибавить число, указывающее количество разрядов в проектируемом кольцевом сдвигающем регистре; если результат окажется больше 8, то из него следует вычесть это число. Используя указанное правило, получим следующие выражения, описывающие логику формирования сигналов на входе JK-триггера каждого из 8-ми разрядов регистра: = = = = = = = = = Проектирование триггерного устройства. Исходными данными для проектирования являются функция внешних переходов триггера и условия переключения его выходного сигнала по отношению к синхросигналу С. Таблица 4: Таблица внешних переходов D триггера
Описание работы триггера можно представить в виде таблицы внутренних состояний и переходов триггерного устройства. Таблица 5: Таблица внутренних состояний и переходов триггерного устройства
Количество внутренних состояний можно сократить, объединяя строки таблицы. В данном случае наиболее целесообразным является объединение строк (1, 2, 4), (3), (5, 6, 7), (8). Минимизированная таблица внутренних состояний и переходов в триггера имеет следующий вид: Таблица 6
Преобразуем таблицу 6 в соответствии с количеством новых состояний триггера в таблицу 7. Так как число внутренних состояний уменьшилось до S = 4, то для кодирования этих состояний достаточно k = log (S) = 2 внутренних переменных. Обозначим их как и . Эту операцию необходимо выполнить таким образом, чтобы в триггере не возникали критические состязания между сигналами обратных связей (состязания, приводящие к несанкционированным переходам тирггера из состояния в состояние). Эти состязания будут устранены, если коды соседних состояний будут отличаться значениями не более, чем в одном из разрядов, т. е. переходы между соседними внутренними состояниями будут реализованы изменением только одной внутренней переменной. Составим граф переходов, отвечающий этому требованию, где 00, 01, 11, 10 – коды внутренних состояний 1, 2, 3, 4 соответственно. Эти коды определяются значениями переменных и , например, код 01 соответствует значениям = 0 и = 1. Граф переходов для 2-х переменных имеет следующий вид: Минимизированная таблица 7 имеет следующий вид: Таблица 7
Так как число внутренних состояний уменьшилось до S = 4, то для кодирования этих состояний достаточно k = log (4) = 2 внутренних переменных. Обозначим их как и . Каждому внутреннему состоянию триггера поставим в соответствие набор значений переменных , . В соответствии с выбранным вариантом кодирования состояний триггера, минимизированная таблица в – триггера будет представлять собой совокупность 2-х таблиц, каждая из которых определяет одну из функций или . Таблица 8
Кодированная таблица переходов (таблица 8) представляет собой совокупность двух таблиц, каждая из которых определяет одну из функций и . Данные этой таблицы позволяют описать поведение переменных и в виде карт Карно: для для После проведения склеивания в картах Карно, необходимо определить выражения для и : = + + = + + = + Полученные уравнения позволяют построить схему проектируемого триггера. Перед построением схемы необходимо преобразовать уравнения в требуемый базис, предварительно вынеся за скобки и . В базисе И-НЕ эти выражения будут иметь следующий вид: = = Схема проектируемого в триггера, построенного по полученным выражениям с использованием логических элементов 2И-НЕ имеет следующий вид:
|