3.4 Указания к теме 3
Данное задание предусматривает создание устройства, которое при подаче на вход запускающего импульса выдает выходной импульс регулируемой длительности (1…А2 тактов), причем с регулируемой задержкой относительно фронта входного сигнала. Длительность такта задает локальный ГТИ со стабилизированной частотой.
Начнем с этапа функционального представления устройства.
Его функции:
генерация тактовых импульсов;
сдвиг входного сигнала (обозначим его X) на число тактов, задаваемое на входе (обозначен N) позиционным двоичным кодом;
запуск фронтом полученного сигнала формирователя выходного импульса с длительностью, задаваемой с некоторого входа K позиционным двоичным кодом.
Данный список должен быть приведен в разделе задания.
Соответственно графическое изображение устройства на данном этапе будет иметь вход сигнала Х, многоразрядные входы N и K и выход – в задании он обозначен Y.
На этапе составления структурной схемы сформируем набор модулей, каждый их которых должен выполнять перечисленную выше функцию или ее часть, затем соединим изображения модулей связями, как показано в /9/, и изобразим входные и выходные сигналы. В состав схемы, по-видимому, будут входить следующие модули:
генератор тактовых импульсов G;
регистр для сдвига (задержки) входного сигнала Х;
коммутатор для выбора времени задержки, управляемый кодом N;
формирователь сигнала запуска формирователя выходного импульса;
регистр для сдвига сигнала запуска тактовыми импульсами на количество тактов, большее K;
схема сбора K импульсов с выходов регистра на Y.
Разрядность N и K следует определить в пояснительной записке согласно заданию и привести на структурной схеме.
Один из вариантов такой структуры приведен на рисунке 1.
Рисунок 1
Здесь G – генератор тактовых импульсов с заданной частотой, RG – сдвигающие регистры, MX – мультиплексор, DC – специальный дешифратор (преобразователь) для управления MX (может быть встроен внутрь МХ), G1 – одновибратор с длительностью импульса большей, чем период генератора G, B/J – преобразователь позиционного двоичного кода в код Джонсона разрядности К, SW – ключи (логика И), 1 – логический элемент ИЛИ. Сигналы: Х – входной сдвигаемый импульс, N – код задания количества тактов задержки, К – код задания длительности выходного импульса, Z – код Джонсона, Y – выходной импульс.
Этап составления структурной схемы подробно излагается в расчетно-пояснительной записке.
На этапе разработки принципиальной схемы устройства необходимо подобрать микроэлектронную базу для реализации всех блоков структурной схемы (возможно совмещение), реализовать все связи и функции.
Генератор тактовых импульсов должен включать в себя согласно заданию кварцевый резонатор (КР). Схемы кварцованных генераторов были рассмотрены в конспекте курса «Цифровая электроника». Следует учесть, что резонаторы на столь низкую частоту, как в задании, не выпускаются (не считая часовых КР на 32,768 кГц), соответственно необходимо выбрать бóльшую частоту (от 0,25 МГц), а затем применить делитель с таким коэффициентом, чтобы получить на его выходе заданное значение 50 кГц. Выбор конкретной модели КР (например, по материалам из Интернета) следует привести в пояснительной записке. Элементную базу делителя следует выбрать самостоятельно и обосновать.
При проектировании МХ следует использовать то условие, что нижняя граница диапазона N не равна нулю, поэтому подключение к мультиплексору выходов первого регистра сдвига с номерами, меньшими Nmin , не требуется.
Таблица функционирования
преобразователя B/J
должна иметь вид, аналогичный приведенному
в таблице 3. Составьте формулы для каждого
выхода (столбца), начиная с Z4
и дополняя последующими конъюнкциями
по типу
и т.д. рекуррентно. На основе этих формул
разработайте комбинационную схему
преобразователя кодов. Схему сбора
импульсов с выходов регистра на Y
можно также выполнить на логике (например,
типа ЛР). Нагрузочная способность
выходных элементов схемы стандартная
(без умощнения).
Таблица 3
Разряды |
Выходы |
|||||
K2 |
K1 |
K0 |
Z1 |
Z2 |
Z3 |
Z4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Теоретическая основа проектирования – учебник /1/, пособия /2/ и /3/, конспект курса «Цифровая электроника», справочные материалы /4-8/. Общие рекомендации по оформлению принципиальной схемы приведены ниже.
Этап составления принципиальной схемы должен быть подробно изложен в пояснительной записке.