Применение интегральных микросхем для проектирования цифровых устройств

Учебное наглядное пособие

(для выполнения контрольного домашнего задания

по дисциплине «Цифровые устройство и микропроцессоры»)

В оронеж 2018

Учебное наглядное пособие обеспечивает проведение контрольного домашнего задания по дисциплине «Цифровые устройства и микропроцессоры» по специальностям 201600 – «Радиоэлектронные системы», 200700 – «Радиотехника».

Пособие состоит из трех основных частей: теоретического материала по основам работы проектируемых цифровых устройств, краткого описания известных интегральных микросхем содержащих цифровые узлы комбинационного и последовательностного типа, а также пример оформления контрольного домашнего задания.

Пособие издано в авторской редакции.

1 Методические указания по выполнению контрольного домашнего задания (кдз)

Постановка задачи на КДЗ.

В ходе КДЗ необходимо осуществить проектирование заданного цифрового устройства (ЦУ) с применением интегральных микросхем (ИМС) путем схемного синтеза отдельных элементов ЦУ, обоснованного выбора ИМС, подходящих по функциональному предназначению и обеспечивающих необходимые режимов работы заданного цифрового устройства.

В процессе выполнения КДЗ достигается:

- систематизация знаний по основам схемотехники и элементной базы аналоговых и цифровых электронных устройств, а также архитектуре, условиях и способах использования ИМС в радиоэлектронных устройствах;

- приобретение навыков синтеза типовых цифровых устройств на основе применения интегральных ИМС;

- приобретение навыков работы с научно-технической и справочной литературой;

- приобретение навыков применения действующих стандартов, положений и инструкций по оформлению технической документации в соответствии с ГОСТ и ЕСКД.

При выполнении КДЗ необходимо придерживаться следующей последовательности:

1. Выбрать разрабатываемое цифровое устройство, исходные данные к нему, а также выражения для переключательной функции из приложения 1 в соответствии с номером задания.

В приложении 1 использованы следующие обозначения:

1) столбец № 1 – номер задания;

2) столбец № 2:

- схема № 1 – генератор заданной последовательности чисел № 1;

- схема № 2 – генератор заданной последовательности чисел № 2;

- схема № 3 – генератор заданной последовательности чисел № 3;

- схема № 4 – распределитель импульсов;

- схема № 5 – генератор импульсов с цифровым управлением длительности импульса.

3) столбец № 3 – серия ИМС;

4) столбец № 4:

- ДЧ № 1 – пересчетчик с исключением старших состояний на основе суммирующего счётчика;

- ДЧ № 2 – пересчетчик с исключением старших состояний на основе вычитающего счётчика;

- ДЧ № 3 – пересчетчик с исключением младших состояний на основе суммирующего счётчика;

- ДЧ № 4 – пересчетчик с исключением младших состояний на основе вычитающего счётчика.

5) столбец № 5: К – коэффициент деления делителя частоты (ДЧ).

6) столбец № 6 – переключательная функция (и) логической схемы.

2. Ознакомиться с принципом работы разрабатываемого цифрового устройства и подготовить свое описание с учётом исходных данных.

Для генераторов заданной последовательности чисел определить последовательность формируемых чисел.

Для распределителя импульсов составить таблицу коммутации каналов и охарактеризовать процесс распределения импульсов по каналам.

Для генератора импульсов с цифровым управлением длительностью импульса необходимо определить значения длительности выходных импульсов и их периода повторения для чисел М от 1 до 15 при условии, что .

3. Ознакомиться с принципом работы выбранных ИМС.

4. Произвести проектирование делителя частоты с заданным коэффициентом деления в соответствии с заданной схемой.

При проектировании делителя частоты (ДЧ) необходимо:

- произвести анализ принципа работы заданной схемы ДЧ;

- рассчитать разрядность счетчика;

- построить счетчик требуемой разрядности на выбранных ИМС.

5. Рассчитать период выходных импульсов ДЧ при условии, что период входных тактовых импульсов равен 1 с. Привести значения состояний, которые может принимать счетчик.

6. Построить логическую схему по заданным переключательным функциям с применением ИМС заданной серии.

7. Выбрать ИМС заданной серии [3], подходящие по функциональному предназначению для реализации остальных элементов заданной схемы.

8. Компоновка принципиальной схемы:

- разместить по полю схемы условные графические обозначения (УГО), выбранных ИМС;

- соединить разработанные элементы ЦУ в соответствии с заданной схемой;

- применить шины электрических соединений [4] для проводки сигналов от многоразрядных элементов схемы;

- рассмотреть варианты изменения положения УГО ИМС для уменьшения загромождений при проведении электрических соединений и при необходимости изменить положение УГО ИМС;

- над каждым УГО ИМС указать буквенный код ИМС [4];

- рядом с каждым выводом ИМС указать его номер;

- входные и выходные линии электрических связей соединить с разъемами [4];

- во входном разъеме указать питающие напряжения, от которых провести линию со стрелкой и указать номер соответствующего вывода, буквенный код ИМС [4]. Например, для ИМС 133ЛA3 обозначенной в схеме DD12 необходимо +5 В подать на 14 вывод ИМС, а корпус подключить к 7 выводу ИМС. Поэтому, необходимо у стрелки от +5 В сделать следующую надпись «К выв. 14 DD12», а у стрелки от корпуса – «К выв.7 DD12»;

- рассчитать и разместить на схеме около входного разъема параллельно контактам питания фильтрующие конденсаторы .

9. Подготовить приложение А, в котором привести перечень элементов принципиальной схемы [4].

10. Результаты выполнения пунктов 4–6 привести на стандартных листах формата А4, принципиальную схему начертить на листе формата A3 в соответствии с приложением Б.