Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата (стр. 1 из 2)

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ

Факультет компьютерных наук и электроники

Кафедра электроники

Учебный курс: Цифровая схемотехника

Тип: Курсовая работа

Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего автомата

Выполнил: студент Михаил Солюлёв

Руководитель: В.А. Кутев

РИГА 2007

Задание для моделирования

Курсовая работа предусматривает разработку функциональной и принципиальной схем управляющего устройства (УУ) в виде цифрового автомата, реализующего микропрограммный принцип построения: "одно состояние - одна микрокоманда".

Структурная схема управления:

· Т - асинхронный RS-триггер с инверсными входами

· G - управляемый генератор тактовых импульсов

· СТ - 4-х разрядный двоичный счётчик, формирующий последовательность внутренних состояний УУ

,

Для

определяемых заданными значениями начального состояния счётчика

и его модуля счёта КСЧ.;

· DC - двоичный дешифратор осуществляет преобразование выходного кода счётчика (СТ) в m-разрядный унитарный позиционный код

для m = КСЧ и управляющих сигналов

В исходном состоянии RS-триггер находится в состоянии „RESET” и управляемый генератор (G) выключен - тактовые импульсы не формируются. По сигналу "Пуск", поступающему от внешнего источника, RS-триггер (Т) переключается в состояние “SET”, счётчик СТ устанавливается в состояние

, а управляемый генератор (G) начинает вырабатывать последовательность тактовых импульсов
. Каждый из формируемых тактовых импульсов вызывает изменения состояния счётчика от QНАЧ. до QКОН. И последовательно появление на выходах
управляющих сигналов с уровнем логической единицы
, длительность которых определяется периодом следования тактовых импульсов (Т0). Появление единичного сигнала на выходе
соответствует завершению реализации микропрограммы. При этом на выходе дифференцирующей цепи (ДЦ) формируется сигнал "Остановк.", который переключает RS-триггер (Т) в исходное состояние. Дифференцирующая цепь в данном случае необходима для того, что бы сигнал "Остановка" не препятствовал повторному действию сигнала "Пуск".

Параметры элементов УУ:

- Тип счётчика (СТ) Синхронный с параллельным переносом

- Направление счёта СТ +1

- Начальное состояние СТ Анач. = 4

- Модуль счёта Ксч. = 9

- Тип триггеров для реализации СТ 7472

- Тип дешифратора DC состояний счётчика DC 4

- Выходной код DC унитарный

- Тип логики, задаваемый для реализации схемы ТТЛ

- Управляемый генератор (G) интегральный таймер

- На базе ИМС LM555CN-8 (1006BИ1)

Параметры управляющих сигналов:

- Длительность 0,1с

- Период повторения 0,2с

- Скважность 2

- Амплитуда управляющего сигнала уровень ТТЛ

Индикация:

- Выходных состояний СТ цифровая (шестнадцатеричный код)

- Управляющих сигналов светодиоды

- Источник запуска Word Generator

- Режим запуска Step by step

Синтез синхронного счётчика

По заданным исходным данным осуществим синтез синхронного счётчика (СТ), реализующего требуемую последовательность внутренних состояний УУ:

· Данный счётчик является суммирующим, производя счёт из состояния 4 девять отсчётов. Составим линейный граф выходных состояний:

·

. То есть заданный счётчик можно реализовать 4 триггерами JK типа (тип 7472).

· Теперь составляем совмещённую таблицу функций переходов и входов при изменении соответствующего выходного состояния: (х - состояние входа не важно). Счётчик необходимо устанавливать в начальное (нулевое) положение при включении питания и отсутствии входного сигнала:

состояния Выходные состояния Функции перехода Функции входов
Q3 Q2 Q1 Q0 FQ3 FQ2 FQ1 FQ0 J3K3 J2K2 J1K1 J0K0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 x 0 x 0 x
4 0 1 0 0 0 1 0
0 x x 0 0 x 1 x
5 0 1 0 1 0 1
0 x x 0 1 x x 1
6 0 1 1 0 0 1 1
0 x x 0 x 0 1 x
7 0 1 1 1
1 x x 1 x 1 x 1
8 1 0 0 0 1 0 0
x 0 0 x 0 x 1 x
9 1 0 0 1 1 0
x 0 0 x 1 x x 1
10 1 0 1 0 1 0 1
x 0 0 x x 0 1 x
11 1 0 1 1 1
x 0 1 x x 1 x 1
12 1 1 0 0
1 0 0 x 1 x 0 0 x 0 x

· Составляем СДНФ (базис "И-НЕ") функций входов триггеров, использованных при синтезе:

· С помощью карт Карно производим минимизацию функций входов для каждого триггера:

МДНФ счётчика: