СИНТЕЗ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

1. Техническое задание на курсовую работу 3
2. Задача 1 4
2.1 Табличная форма и СДНФ функции Y1 4
2.2 Построение карты Карно для функции Y1. 5
2.3 Синтез ЦУУ на основе логических элементов Пирса 6
2.3.1 Выбор микросхем для устройства 6
2.3.2 Функциональная схема цифрового управляющего устройства. 7
2.4 Синтез ЦУУ на основе мультиплексоров и логических элементов Шеффера (8 разрядный мультиплексор). 7
2.4.1 Таблица, устанавливающая соответствие информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным. 7
2.4.2 Минимизация логических функций после выделения управляющих переменных Мультиплексора 1-ого уровня 8
Схема устройства в EWB5.12: 10
2.4.4. Выбор микросхем для устройства 10
2.4.5 Функциональная схема цифрового управляющего устройства. 11
3. Задача 2 12
3.1 Табличная форма и СДНФ функции Y2 12
3.2 Построение карты Карно для функции Y1. 14
3.3 Синтез ЦУУ на основе логических элементов Шеффера 14
Схема устройства в EWB5.12: 15
3.3.1 Выбор микросхем для устройства 15
3.3.2 Функциональная схема цифрового управляющего устройства. 15
3.4 Синтез ЦУУ на основе мультиплексоров и логических элементов Пирса (8-и и 4-х разрядные мультиплексоры). 15
3.4.1 Таблица, устанавливающая соответствие информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным. 15
3.4.2 Минимизация логических функций после выделения управляющих переменных мультиплексора 17
3.4.3 Cоответствие информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным. 18
Схема устройства в EWB5.12: 21
3.4.3. Выбор микросхем для устройства 22
3.4.4 Функциональная схема цифрового управляющего устройства. 22
3.5 Синтез ЦУУ на основе мультиплексоров и логических элементов Пирса (4-х и 8-и разрядные мультиплексоры). 23
3.5.1 Таблица, устанавливающая соответствие информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным. 23
3.5.2 Минимизация логических функций после выделения управляющих переменных мультиплексора 24
3.5.3 Cоответствие информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным. 25
Схема устройства в EWB5.12: 28
3.5.3. Выбор микросхем для устройства 28
3.5.4 Функциональная схема цифрового управляющего устройства. 29
4. Обоснование выбора серии микросхем 30
5. Спецификация 31
6. Вывод 32
7. Список литературы 33

. Минимизация логической функции Рис. . Минимизация логической функции Рис. . Минимизация логической функции Рис. . Минимизация логической функции Соответствие информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня управляющей переменной X4X2X1 [5]Логические функции, подаваемые на вход D0 мультиплексора 2-ого уровня000001010011100101110111Логические функции, подаваемые на вход D1 мультиплексора 2-ого уровня000001010011100101110111Логические функции, подаваемые на вход D2 мультиплексора 2-ого уровня000001010011100101110111Логические функции, подаваемые на вход D3 мультиплексора 2-ого уровня000001010011100101110111По полученным выражениям построим схему для моделирования в EWB.Рис. . Схема устройства в EWBРис. . Диаграммы входных и выходных сигналовВ качестве двухвходового логического элемента Пирса оптимальным выбором будет микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ[2,3]. В качестве мультиплексора с 8-ю информационными входами оптимальным выбором будет микросхема К555КП7. Микросхема представляет собой селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от установленного на входах A0,A1,A2 кода разрешает прохождение сигнала на выходы только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на входе стробирования E должно быть установлено напряжение низкого уровня. При высоком уровне напряжения на входе Eпрямой выход устанавливается в состояние низкого уровня напряжения, а инверсный, соответственно в состояние высокого уровня[2,3]. В качестве мультиплексора с 4-мя информационными входами оптимальным выбором будет микросхема К555КП2. Микросхема представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 4-1 с общими входами выбора данных и раздельными входами стробирования. При высоком уровне напряжения на входе стробирования E соответствующий ему выход устанавливается в состояние низкого уровня напряжения, в ином случае на выход приходит информация от выбранного входами A0, A1 информационного входа D0- D3[2,3]. Функциональная схема разработанного цифрового управляющего устройства представлена на рис.36.Рис. . Функциональная схема ЦУУ3Обоснование выбора серии микросхемСоставим сравнительную характеристику наиболее популярных в настоящее время серий микросхем: К555 и К155[2,3].Таблица . Основные характеристики серий 155 и 555СерииК155ЛА3К555ЛА3Потребляемая мощность, мВт78,87,88Время задержки, нс2220Коэффициент разветвления1020Остановим свой выбор на серии 555 как менее энергоемкой и имеющей больший коэффициент разветвления.ЗаключениеВ ходе проделанной работы был произведен синтез цифрового устройства управления в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и Пирса в соответствии с заданным вариантом логической функции и управляющих переменных.Синтезированные схемы ЦУУ были смоделированы в среде ElectronicsWorkbench 5.12 (EWB).Работоспособность полученных моделей ЦУУ продемонстрирована с помощью индикации заданных значений логической функции с помощью WordGenerator из EWB и результата на выходе схемы с помощью LogicAnalyzer и лампочки.Таблица . Сравнительная таблица схем ЦУУ по кол-ву корпусов ИМС для 5-ти переменныхСхемаКол-во корпусов ИМСЦУУ в базисе Пирса9ЦУУ на основе мультиплексора4Таблица .Сравнительная таблица схем ЦУУ по кол-ву корпусов ИМС для 6-ти переменныхСхемаКол-во корпусов ИМСЦУУ в базисе Шеффера4ЦУУ на основе мультиплексора вариант 14ЦУУ на основе мультиплексора вариант 24Сравнивая полученные схемы по количеству корпусов ИМС (таблица 7 и таблица 8), можно сделать следующий вывод:Использование мультиплексоров при реализации логической схемы позволяется сократить затраты на создание схемыв том случае, если логическая функция достаточно сложная.Список использованной литературыБойко В.И. и др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства/Авторы: В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков, А.А. Зори, В.М. Спивак, В.В. Багрий. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2004. – 512 с.Новиков Ю. В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. – М.: Мир, 2001. – 379 с.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 528 с.Конспект лекций по “ЭУ в АСОИУ”.: Лекции. Преп. Ю.Г.Нестеров. – М.: МГТУ,2015.Нестеров Ю.Г. Методические указания к курсовой работе.