Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 45
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 Значения в момент времени t Значения в момент времени t+1 Тип переходов Условные обозначения перехода 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Таблица 2: Описание реверсивного сдвигающего регистра
№ состояния t t+1 y 1 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 1 1 3 0 0 1 0 0 4 0 0 1 1 1 1 5 0 1 0 0 0 0 6 0 1 0 1 1 7 0 1 1 0 0 8 0 1 1 1 1 1 9 1 0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 0 0 11 1 0 1 0 0 12 1 0 1 1 0 13 1 1 0 0 1 14 1 1 0 1 1 15 1 1 1 0 1 1 16 1 1 1 1 1 1 Карта Карно: y 00 01 11 10 00 0 0 0 01 0 11 1 1 1 10 1 Таблица 3: Словарное описание триггеров
D
и
JK
– типов
Q D - триггер JK - триггер D J K 0 0 0 X 1 1 X 0 1 1 X 0 X 1 Карты Карно
После склеивания получаются следующие выражения: Если доказать, что 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 S Так как S 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
D 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Описание работы триггера можно представить в виде таблицы внутренних состояний и переходов триггерного устройства. Таблица 5: Таблица внутренних состояний и переходов триггерного устройства
№ состояния Состояние сигналов CD Q выхода 00 01 11 10 1 (1) 2 - 4 0 2 1 (2) 3 - 0 3 - 6 (3) - 0 4 1 - - (4) 0 5 (5) 6 - 8 1 6 5 (6) 7 - 1 7 - 6 (7) - 1 8 1 - - (8) 1 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 D триггера имеет следующий вид: Таблица 6 № состояния Состояние сигналов CD Q выхода 0 1 11 10 1, 2, 4 (1) (2) 3 (4) 0 3 - 6 3 - 0 5, 6, 7 (5) (6) (7) 8 1 8 1 - - (8) 1 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 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 Граф переходов для 2-х переменных имеет следующий вид: Минимизированная таблица 7 имеет следующий вид: Таблица 7 № состояния Состояние сигналов CD Q выхода 0 1 11 10 1, 2, 4 (1) (1) 2 (1) 0 3 - 3 (2) - 0 5, 6, 7 (3) (3) (3) 4 1 8 1 - - (4) 1 Так как число внутренних состояний уменьшилось до S = 4, то для кодирования этих состояний достаточно k = log (4) = 2 внутренних переменных. Обозначим их как В соответствии с выбранным вариантом кодирования состояний триггера, минимизированная таблица D – триггера будет представлять собой совокупность 2-х таблиц, каждая из которых определяет одну из функций Таблица 8 Код внутр. состояния CD Q выхода 00 00 00 01 00 0 01 - 11 01 - 0 11 11 11 11 10 1 10 00 - - 10 1 Кодированная таблица переходов (таблица 8) представляет собой совокупность двух таблиц, каждая из которых определяет одну из функций
для
После проведения склеивания в картах Карно, необходимо определить выражения для Полученные уравнения позволяют построить схему проектируемого триггера. Перед построением схемы необходимо преобразовать уравнения в требуемый базис, предварительно вынеся за скобки Схема проектируемого D триггера, построенного по полученным выражениям с использованием логических элементов 2И-НЕ имеет следующий вид:
|