МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра «Промышленная электроника»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Цифровая электроника»

на тему: «Устройство двоично-десятичного (BCD) кодирования номера зачетной книжки студента»

Исполнитель: студент гр. ПМ-31

Мордвинов А.И.

Руководитель: к.т.н. доцент

Храбров Е.А.

Дата проверки: _____________________

Дата допуска к защите: ­_____________________

Дата защиты: _____________________

Оценка работы: _____________________

Подписи членов комиссии

по защите курсовой работы: ______________________________

Гомель 2013

Содержание

Введение 2

1. Постановка задачи 7

2. Таблица истинности 9

3. Разработка схемы генератора импульсов 10

4. Разработка схемы счётчика импульсов 13

5. Разработка схемы совпадения кодов 17

6. Регистры памяти 20

7. Минимизация булева выражения 24

Заключение 25

Литература 26

Введение

Последнее десятилетие характеризуется высоким совершенством как профессиональной, так и любительской радиоэлектронной аппа­ратуры. Дальнейшее повышение технического уровня радиоэлектрон­ной аппаратуры достигается путем ее миниатюризации на основе развития функционально-узлового метода конструирования и исполь­зование новой элементной базы — интегральных микросхем. Благо­даря таким достоинствам, как высокая надежность, малые габариты и энергопотребление, сравнительно невысокая стоимость, производство интегральных микросхем бурно расширяется во всех странах мира.

Проникнув в самые разнообразные виды радиоэлектронной тех­ники — от сложнейших управляющих комплексов до бытовых прибо­ров и устройств, микросхемы значительно расширили сферу примене­ния радиоэлектронных средств и обеспечили высокий технико-эконо­мический эффект от их внедрения. Постепенно возрастает такой по­казатель современной аппаратуры, как количество функций, приходя­щихся на единицу объема и массы, существенно повышается срок службы аппаратуры, снижается ее эквивалентная стоимость.

Однако возможности интегральной электроники далеко еще не использованы на практике, особенно радиолюбительской. Внедре­ние интегральных микросхем в радиолюбительскую аппаратуру зна­чительно отстает от темпов развития профессиональной аппаратуры, в которой используются микросхемы.

Слабое внедрение микросхем в радиолюбительскую аппаратуру можно отнести за счет недостаточного освещения в литературе воз­можностей и преимуществ микросхем и опыта их применения. В свя­зи с этим до сих пор наблюдается определенная «робость» радиолю­бителей при использовании микросхем.

Переход радиолюбителей к широкому применению микросхем в аппаратуре позволит не только повысить качество аппаратуры в целом, но и ускорить сроки ее разработки и создания, избежать ря­да традиционных неудобств, в том числе настроек и подстроек, свой­ственных сборке узлов и блоков из навесных компонентов. В то же время он потребует отказа от некоторых традиционных схемных ре­шений, более продуманного выбора элементной базы — интеграль­ных микросхем, знания их номенклатуры и принципов синтеза уст­ройств. Интегральная технология, возникшая как дальнейшее раз­витие и совершенствование способов и процессов, принятых в про­изводстве полупроводниковых приборов, не только породила новые представления об оптимальных функциональных структурах и ра­циональных способах их построения, но и вызвала к жизни новые принципы проектирования и конструирования аппаратуры, оказала глубокое влияние на все этапы разработки, производства и эксплуа­тации радиоэлектронных устройств.

Из многочисленных серий цифровых микросхем на полевых транзисторах наибольшее распространение получили серии микросхем КМОП.

Сокращение КМОП — это начальные буквы четырех слов из полно­го определения: комплементарные полевые транзисторы со структурой металл — окисел — полупроводник. Слово комплементарный переводится как взаимно-дополняющий. Так называют пару транзисторов, сходных по абсолютным значениям параметров, но с полупроводниковыми струк­турами, взаимно отображенными как бы в виде негатива и позитива. В биполярной схемотехнике — это транзисторы n-p-n и p-n-p, в полевой p-канальные и n-канальные. Здесь p — первая буква слова positive, n — negative.

Интересно, что на первых этапах развития биполярных цифровых микросхем предсказывали широкое распространение комплементарных биполярных логических элементов на p-n-p и n-p-n транзисторах. К при­меру, если в ТТЛ удалось бы заменить выходной каскад на двухтактный комплементарный, принципиально повысилась бы экономичность элемента. Однако биполярная комплементарная транзисторная логика не прижилась из-за трудности изготовления на кристалле большого коли­чества» компактных по площади и высококачественных по параметрам интегральных p-n-p транзисторов.

Напомним, что в аналоговой схемотехнике, где p-n-p транзисторы просто необходимы как для упрощения схемотехники, так и для улуч­шения свойств усилителей, проблема создания хороших p-n-p транзис­торов для технологов все еще существует. Поэтому реально биполярные микросхемы ТТЛ имеют на выходе так называемый квазикомплементарный каскад. На кристалле делают только n-p-n транзисторы. Эта ком­промиссная схема элемента ТТЛ оказалась оптимальной и перспектив­ной на многие десятилетия.

Первые попытки выпускать серии простых полевых элементов к успеху не привели. Логические элементы получались крайне медленнодействующими, поскольку внут­реннее сопротивление канала у полевого транзистора на порядок боль­ше, чем сопротивление между коллектором и эмиттером насыщенного биполярного транзистора. Однополярные микросхемы МОП не отлича­лись ни помехоустойчивостью, ни малой потребляемой мощностью. Хо­рошие результаты дало применение двуполярного инвертора, построен­ного на комплементарной полевой паре.

В середине 60-х годов был достигнут большой прогресс в разработке МОП-транзистора — элемента с ничтожно малым тепловыделением и простой конструкцией. Эти факторы позво­лили изготовить ИС с еще более высокой плотностью располо­жения элементов, что, в свою очередь, привело к сборке целого процессора (то есть основы ЭВМ) на одном кристалле небольших размеров.

В начале 70-х годов фирме Intel (США) удалось разработать микропроцессор ( Р), хотя вначале его набор команд и разряд­ность шины данных были небольшими. За первым микропроцес­сором типа 4004 вскоре был создан микропроцессор типа 8008 с 8-разрядной шиной передачи данных, а затем — микропроцес­сор 8080 с более совершенной системой команд.

В настоящее время разрабатываются микропроцессоры с 16-разрядными шинами передачи данных (1 бит = 1 двоичному числу) и с еще большим набором команд.

Одновременно с созданием микропроцессоров разрабатыва­лись полупроводниковые ЗУ на МОП-транзисторах, поэтому в настоящее время уже на одной плате можно разместить целый компьютер. Цена такого компьютера составляет от сотни до нескольких тысяч долларов, в зависимости от объема ЗУ и со­става системы внешних устройств для ввода данных и вывода их на магнитную ленту.

С появлением микропроцессоров область применения ЭВМ существенно расширилась. Если вначале компьютеры приме­нялись только в научно-исследовательской работе и АСУ, то сегодня их можно встретить и в швейных машинках, бензоко­лонках и в кассовых аппаратах. Можно назвать также персо­нальные компьютеры, которые используются не только любителями разнообразных хобби, но и профессионалами, занимаю­щимися разработкой проектов автоматизации систем распреде­ления газа, электричества и воды и других систем управления процессами.

Несмотря на интенсивную разработку микропроцессоров по­требность в схемах на ТТЛ- и КМОП-элементах с относительно невысокой степенью интеграции остается, как и прежде, боль­шой. Это связано с тем, что такие элементы обеспечивают большую гибкость при разработке логических схем, предназна­ченных для применений, в которых важную роль играют ско­рость переключения, небольшие размеры и небольшая стои­мость.