Очень много всего по схемотехнике (kursovik)

Посмотреть архив целиком

12



МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОСВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)






Факультет ВМС

Кафедра ВТ






КУРСОВОЙ ПРОЕКТ



Тема


Спроектировать двоично-десятичный счётчик.



Дисциплина: «Схемотехника ЭВМ»








Начало работы ___________ Окончание работы ____________




Руководитель: Деменкова Т.А.




Допущен к защите _____________





«__» ________________ 200 г.





МОСКВА 2001 г.

Министерство общего и профес-

сионального образования РФ

МИРЭА Факультет: ВМС

Кафедра: ВТ


ЗАДАНИЕ


на курсовое проектирование

по дисциплине «Схемотехника»


Студент: Можар Т.Е. Группа: ВВ-32-98

Руководитель: Деменкова Т.А.


1. Тема проекта:

Спроектировать двочно-десятичный счётчик.


2. Исходные данные:


Разработать устройство, выполняющее следующие функции:

Счёт входящих импульсов.

Контроль пересылки между триггерами по модулю 2.

Преобразование двоично-десятичного кода, в семиразрядный код индикации.

Вывод на индикацию текущий счёт.

Тип схемотехники – сверхбыстродействующий ТТЛ. (Серия КР1531)


3. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке):


  • Титульный лист.

  • Бланк-задание, подписанное преподавателем.

  • Техническое задание.

  • Расчётно-пояснительная записка

1. Введение.

2. Выбор и обоснование на разработку структурной схемы.

3. Описание функциональной схемы.

4. Выбор и обоснование элементной базы.

5. Описание работы базового элемента ТТЛШ логики.

6. Описание схемы электрической принципиальной.

7. Расчёт системного быстродействия.

8. Расчёт потребляемой мощности.

9. Список литературы.

10.Приложение (Временные диаграммы)

  • Заключение.

  • Содержание.


4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей):

Схемы структурные.

Схемы функциональные.

–– Схемы принципиальные

–– Временные диаграммы

1. Введение


Цифровой сигнатурный анализатор – простой, компактный, мобильный прибор. Используется для быстрого обнаружения неисправностей в цифровой аппаратуре. Метод поиска заключается в сравнении снимаемых сигнатур с эталонными.


Эталонные сигнатуры могут быть указаны в документации, могут быть сняты с тех же точек исправной аппаратуры, могут быть вычислены заранее на ЭВМ или промоделированы.


Сигнатура – результат циклического сжатия двоичного вектора. Вектор может быть произвольной длинны, а в регистре данного сигнатурного анализатора всего 16 разрядов. Поэтому с определенных ячеек сдвигового регистра через сумматор по модулю 2 заведены обратные связи. Связи организованы таким образом, чтобы вероятность совпадения сигнатур двух разных двоичных векторов с одинаковым размером окна считывания была минимальна.


Окно считывания – количество тактов двоичного вектора, которое анализируется сигнатурным анализатором.


Для анализа двоичного вектора произвольной длинны необходимо сложное оборудование, большое количество времени, высокая квалификация. Вектор, сжатый в сигнатуру, удобно записать в виде 4-х шестнадцатиразрядных символов. Этот метод доступен персоналу с низкой квалификацией. Он позволяет быстро локализовать ошибку.


Для работы кроме сигнатурного анализатора необходим генератор тестовых последовательностей внешний, либо встроенный в ремонтируемую аппаратуру.


Аналоговый сигнатурный анализатор позволят снимать характеристики с отключенной радиоэлектронной аппаратуры. Таким образом, появляется возможность локализовать неисправность до дискретного элемента, либо вывода логического элемента.


Техническое задание

Основание для проведения работ


Основанием для разработки является учебный план дисциплины "Схемотехника" специальности 220100 "Вичислительные машины, комплексы, системы и сети".

Наименование разрабатываемого изделия


Шестнадцати разрядный двоично-десятичный счётчик с внутренним контролем и выводом на индикацию.

Заказчик и исполнитель


Заказчик: Кафедра ВТ МГИРЭА (ТУ)

Исполнитель: Студент гр. ВВ-32-98 Можар Т.Е.


Требования к элементной базе


Использование сверхбыстродействующих ТТЛ.(КР1531)



3. Описание схемы электрической структурной



  1. Блок Сигнатурного Анализа. Ядром структурной схемы является Блок сигнатурного анализа. Для его работы необходимо питание в 5 вольт. На последовательный вход подается проверяемый двоичный вектор и сигнал стробирования, которым регулируется окно считывания. Предусмотрен вход сброса всей системы. На последовательный выход выдается в двоичном 16-ти разрядном виде сигнатура. Смысловую нагрузку она несет только после прекращения подачи сигналов стробирования, т.е. после закрытия окна считывания.

  2. Блок Индикации. Для вывода сигнатуры удобно использовать шестнадцатеричную систему. Этот блок преобразует сигнал с параллельного 16-битного двоичного входа в визуальную форму высвечивая 4 разряда шестнадцатеричного числа. Каждый индикатор способен высветить цифры от 0 до 9-ти и латинские символы от A до F.

  3. Блок Встроенного Контроля. Блок Встроенного Контроля синхронно с работой сигнатурного анализатора обеспечивает надёжную работу главной части сигнатурного анализатора - регистровый стек.


4. Описание схемы электрической функциональной


  1. Блок Сигнатурного Анализа циклически сжимает двоичный проверяемый двоичный вектор. Через сумматор по модулю 2 вектор поступает на параллельный вход 16-ти разрядного сдвигового регистра. С каждым фронтом стробирующего сигнала происходит сдвиг и запись нового символа последовательности. Через сумматор по модулю два заведены обратные связи с ячеек регистра, учитывая особенности циклического кода. После прекращения стробирующих импульсов (закрытия окна считывания) на регистре остается 16-ти битный двоичный вектор. Этот вектор доступен через параллельные выходы сдвигового регистра.

  2. Блок Индикации. Содержит четыре индикатора выдающих сигнатуру в удобном шестнадцатеричном коде. Сигнатуру имеет смысл наблюдать только после того, как окно считывания закрыто (т.е. символы на индикаторах прекратили меняться).

  3. Блок Встроенного Контроля. Блок Встроенного Контроля работает синхронно у главной частью сигнатурного анализатора - регистровым стеком обеспечивая тем самым непрерывный контроль.


5. Описание временной диаграммы работы операционного устройства


Временная диаграмма работы операционного устройства представлена в приложении.


Временная диаграмма работы операционного устройства иллюстрирует логику работы устройства.


6. Выбор элементной базы


Среди серий ТТЛ в литературе которая была мне доступна серия К555 была единственной современной серией имевший наибольшее разнообразие элементов

6.1. Типовые параметры серии К555:


время задержки элемента 9,5 нс

потребляемая элементом мощность 2 мВт

напряжение источника питания 5 В

-Выходное напряжение:

высокий уровень логического сигнала: 3,3 В

низкий уровень логического сигнала: 0,2 В

-Входное напряжение:

высокий уровень логического сигнала: 3,3 В

- низкий уровень логического сигнала: 0,2 В

6.2. Параметры микросхем


6.2.1. К555ИР8

М
икросхема К555ИР8 - восьмиразрядный сдвиговый регистр. Он имеет вход С для подачи импульсов сдвига вход сброса R два равноправных входа D для подачи сдвигаемой информации, собранных по И и 8 выходов. Обнуление тригеров регистров происходит при подачи на вход R лог. 0


Основные параметры:

P ср. 148 мВт

T з ср. 32 нс.






6.2.2. К555ЛП12



Четыре двухвходовых суматора по м2.


Основные параметры:

P ср. 50 мВт

T з ср. 30 нс.



6.2.3. К555ЛЛ1


Четыре двухвходовых схемы ИЛИ


Основные параметры:

P ср. 44 мВт

T з ср. 22 нс.











6.2.4. К555ЛА10




Четыре трехвходовых схемы И


Основные параметры:

P ср. 10 мВт

T з ср. 20 нс.


6.2.5. К555ЛН1



Шесть схем НЕ


Основные параметры:

P ср. 25 мВт

T з ср. 20 нс.




6.2.6. К555ЛА3



Четыре двухвходовых схемы И


Основные параметры:

P ср. 16,5 мВт

T з ср. 20 нс.


6.2.7. К555ЛА1



Две четырёхвходовые схемы И


Основные параметры:

P ср. 8,25 мВт

T з ср. 20 нс.


7. Оценка потребляемой мощности и быстродействия устройства

Потребляемая мощность складывается из мощностей всех элементов т.е.

К555ИР8 - 148*4 = 592 мВт.

К555ЛП12 - 50*5 = 250 мВт.

К555ЛП1 - 44*4 = 176 мВт.

Блок индикации 284,25*4 = 1137 мВт.


Итого 2155 мВт. = 2,2 Вт.


Задержка работы устройства определяется суммой задержек самой длинной цепочки которую проходит сигнал в устройстве т.е. 142 нс.


8. Заключение

Проведена в первую очередь исследовательская работа, получены практические навыки разработки автоматов, конкретных устройств, получено представление о том какие существуют микросхемы, как выбирать серии и в результате:

Разработан сигнатурный анализатор.

Разработаны электрические схемы:

структурная

функциональная

принципиальная


Построена временная диаграмма работы устройства.


Произведена оценка быстродействия и потребляемой мощности.

11. Список литературы


1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. –– СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 528 с.: ил.

2. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник / Р.В. Данилов, С.А. Ельцова, Ю.П. Иванов и др.; Под ред. Б.Н. Файзулаева, Б.В Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1986. – 384 с.: ил.

3. Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы

4. Справочник Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике

5. В. Л. Шило Популярные цифровые микросхемы

6. Б.М. Каган И.Б. Мкртумян Основы эксплуатации ЭВМ