Оглавление

Введение 4

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 5

1.1 Бинарно-десятичные коды 5

1.2 ТТЛ логика 6

1.3 Триггеры 10

1.3.1 Общая характеристика 10

1.3.2 RS-триггеры 12

1.4 Счетчики 18

1.4.1 Основные характеристики счетчиков 18

1.4.2 Организация переносов в счетчике 19

1.5 Преобразователи кодов 23

2 КОНКРЕТИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ 26

3 ВЫБОР И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 28

4 СИНТЕЗ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 31

Рисунок 4.7 – Структурная схема проектируемого устройства 44

6 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 47

Заключение 50

Список использованных источников 51

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж

Введение

Современный этап развития научно-технического прогресса характеризуется широким применением электроники и микроэлектроники во всех сферах жизни и деятельности человека. Элементную базу цифровых устройств составляют интеграль­ные схемы (ИС).Со времени их изобретения ИС постоянно совершенствуются и усложняются. Характеристикой сложности ИС явля­ется уровень интеграции, оцениваемый либо числом базовых логических элементов, либо числом транзисторов, которые могут быть реализованы на кристалле.

Цифровые интегральные микросхемы применяются в вычислительных машинах и комплексах, в электронных устройствах автоматики, цифровых измерительных приборах, аппаратуре связи и передачи данных, медицинской и бытовой аппаратуре, в приборах и оборудовании для научных исследований и т.д.

Основной функцией интегральных микросхем является обработка информации, заданной в виде электрического сигнала: напряжения или тока. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (аналоговой) или дискретной (цифровой) форме. Микросхемы, выполняющие обработку этой информации, называются аналоговыми или цифровыми соответственно.

ИС широкого применения изготавливаются по технологиям КМОП, ТТЛШ, ЭСЛ и др. Элементы ТТЛШ в основном применяются в области периферийных схем, где требуется передача сигналов по внешним цепям, испытываю­щим значительную ёмкостную нагрузку.

Важнейшей задачей, решаемой с помощью методов и средств микросхемотехники, является схемотехническая разработка новых типов интегральных схем. Исходное техническое задание на проектирование микросхемы содержит описание функций, которые она должна выполнять в электронной аппаратуре, и требование к ее основным параметрам.

На стыке микроэлектроники и цифровой техники развивается самостоятельная область науки и техники – цифровая микросхемотехника, предметом которой являются принципы и методы схемотехнического проектирования цифровых интегральных микросхем, которые включают разработку их структуры.

В данном курсовом проекте будет рассмотрен синтез двоично-десятичного счётчика с предварительной установкой. Счётчик реализуется по ТТЛ технологии.

1 Аналитический обзор

1.1 Бинарно-десятичные коды

При решении задач, отличающихся большими массивами входных и выходных данных и относительно несложными и короткими вычислениями результатов, наиболее выгодной является десятичная система, что приводит к необходимости преобразования ДК в БК и обратно, т. е., по существу, к использованию БДК.

Минимальное число двоичных разрядов для эквива­лентного отображения десятичных цифр определяется как m_min=log₂N_p, где N_p=10 –число десятичных цифр (количество сообщений). Таким образом, m_min=log₂10≈3,33 разряда, что после округления до бли­жайшего большего целого дает четыре разряда.

При т=4 количество кодовых комбинаций двоичных символов оказывается равным N=2⁴=16, поэтому шесть комбинаций избыточны. Другими словами, БДК при т=4 будет более мощным, чем это нужно для пред­ставления десятичных цифр 0–9. Если же принять т=3, двух комбинаций будет недоставать. В первом слу­чае можно исключить любые шесть комбинаций, что при­водит к огромному количеству вариантов построения БДК, определяемому числом размещений из N элемен­тов по N_p.Таким образом, в принципе может быть получено около 30 млрд. БДК (включая и совершенно лишенные практического смысла).

Если ограничиться весомозначными кодами (практическое применение находят только такие БДК), у которых для любой десятичной цифры х_i справедливо соотношение х_i=q₃S₃+q₂S₂+q₁S₁+q₀S₀ где S_i - целые числа (веса разрядов тетрады); q_i - двоичные символы разрядов тетрады, то можно прийти к следующему условию: вес любого разряда не должен превышать больше чем на единицу сумму весов предыду­щих (младших) разрядов.

Исходя из этого общего условия, формулируются правила построения БДК:

– первый от конца весовой коэффициент должен быть равен единице (S_i=1) – для возможности отобра­жения в БДК десятичной цифры 1;

– второй весовой коэффициент должен быть равен единице или двум (S₂=1 или S₂=2) – для кодирова­ния, цифры 2;

– оставшиеся веса S₃ и S₄ подбираются таким обра­зом, чтобы для их суммы выполнялись условия: S₃+S₄≥6 при S₂=2 или S₃+S₄≥7 при S₂=1, что позволяет закодировать остальные десятичные цифры от 3 до 9.

Если БДК предполагается использовать в качестве основного, т. е. арифметического, а не посылочного кода в ЭВМ, то выбранное двоично-десятичное представление, строго говоря, должно удовлетворять следующим пяти требованиям:

1) однозначность соответствия каждой десятичной цифре двоичной тетрады (единственность представления десятичных цифр). Это требование связано с эффектив­ностью процессов кодирования — декодирования;

2) упорядоченность первого рода, заключающаяся в том, что большим десятичным цифрам ставятся в соот­ветствие большие тетрады (или наоборот). Выполнение этого требования необходимо для операции сравнения чисел в БДК;

3) четность, когда четным десятичным цифрам соот­ветствуют четные тетрады (или наоборот). Четность, называемая в отличие от п. 2 упорядоченностью второго рода, способствует безошибочному округлению чисел в БДК, а также упрощает некоторые арифметические (де­ление, извлечение корня) и логические операции;

4) самодополняемость, или требование дополнитель­ности, облегчающее алгебраическое сложение в обратном и дополнительном кодах;

5) однозначность каждого разряда тетрады, или, по-другому, весомозначность. Это требование состоит в том, что одноименные разряды всех тетрад должным иметь один и тот же вес, представленный целым числом. Весомозначность способствует повышению эффективности всех арифметических и логических операций над числами в БДК [2].