КУРСОВОЙ демультиплексор / ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОР БГАА 8-1
.pdfМИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТА И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АВИАЦИИ»
КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВИАЦИОННОГО И РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
«К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ» Доцент кафедры ТЭА и РЭО
«____»________________202 г.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
НА ТЕМУ: РАЗРАБОТКА ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРА 8 → 1
Курсант: ________________
Руководитель: ________________
МИНСК 2024
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................. |
3 |
|
РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СТРУКТУР |
|
|
ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРА ........................................................................................ |
4 |
|
РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ.......................... |
7 |
|
2.1 |
Функциональная схема демультиплексора 8→1 и ее описание ............ |
7 |
2.2 |
Таблица истинности и стандартная коньюктивная нормальная форма |
|
демультиплексора 8→1 .................................................................................... |
8 |
|
2.3 |
Выбор элементов и интегральных микросхем......................................... |
9 |
2.4 |
Описание работы базового логического элемента ................................ |
11 |
РАЗДЕЛ 3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ |
|
|
СХЕМЫ ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРА 8→1 И ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ |
||
ЕГО РАБОТЫ.......................................................................................................... |
15 |
|
РАЗДЕЛ 4. РАСЧЕТЫ: БЫСТРОДЕЙСТВИЯ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ |
|
|
МОЩНОСТИ, ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ, НАГРУЗОЧНОЙ |
|
|
СПОСОБНОСТИ, РАБОЧЕГО ЗНАЧЕНИЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА В |
|
|
ПРОВОДНИКАХ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ, НАДЕЖНОСТИ ..................... |
18 |
|
РАЗДЕЛ 5. КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ ........................................................ |
20 |
|
5.1 |
Технология изготовления печатной платы ............................................ |
20 |
5.2 |
Конструкция узла ...................................................................................... |
22 |
5.3 |
Размещение элементов на плате.............................................................. |
22 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... |
26 |
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................................ |
27 |
2
ВВЕДЕНИЕ
Тему данного курсового проекта «Разработка демультиплексора 8 → 1»
можно назвать актуальной для современного мира нано-технологий.
Демультиплексоры, в отличии от мультиплексоров нашли в современном цифровом мире не такое широкое применение, как получили мультиплексоры.
Основной задачей мультиплексора является передача сигнала с одного входа на один из нескольких выходов. Но все же данной цифровой элемент применяется в качестве составной части цифровых устройств, применяющихся в различных областях промышленности, в частности и авиации. Таким образом
актуальность разработки данного демультиплексора имеет место быть, хотя и не является такой, как при разработке мультиплексора.
Демультиплексоры напрямую связаны с авиацией, как с гражданской, так и военной, что свидетельствует об их широком применении в различных областях авиации.
Объектом разработки являются цифровые устройства.
Предметом курсового является демультиплексор 8→1.
Целью курсового проекта является разработка демультиплексора 8→1,
удовлетворяющего заданию проекта.
Задачами курсового проекта являются:
-анализ технического задания;
-проектирование функциональной схемы демультиплексора;
-выбор базовых элементов;
-проектирование принципиальной схемы демультиплексора;
-выбор ИМС;
-проектирование печатной платы.
3
РАЗДЕЛ 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СТРУКТУР
ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРА
Демультиплексор – это логическое устройство, предназначенное для переключения сигнала с одного информационного входа на один из информационных выходов [1].
Входы демультиплексора можно разделить по их назначению:
-информационный;
-разрешающий;
-адресный
Если соотношение между числом выходов n и числом адресных входов m
определяется равенством, то такой демультиплексор называется полным, при:
n 2m |
(1.1) |
Демультиплексор является неполным при:
n 2m |
(1.2) |
Демультиплексор выполняет роль дешифратора, если на информационном входе будет подан неизменный уровень 0 или 1.
Способы наращивания разрядности демультиплексора:
-последовательный;
-пирамидальный.
Дешифраторы и демультиплексоры, оформленные как микросхемы средней степени интеграции, широко применяются в информационно-
измерительной технике. Как и мультиплексоры, они часто используются в сочетании со счетчиками и регистрами. Они служат в качестве коммутаторов-
распределителей информационных сигналов и синхроимпульсов, для демультиплексирования данных и организации адресной логики в оперативных
4
и постоянных запоминающих устройствах, а также для преобразования двоично-
десятичного кода в десятичный с целью управления индикаторными и печатающими устройствами. Число выходов и распределение сигналов на них определяются характером предполагаемой нагрузки. Дешифраторы для работы с газоразрядными индикаторными лампами имеют на выходе высоковольтные транзисторы и организацию выходов «один из десяти».
В пирамидальных схемах наращивание производится ступенями, причем каждая последующая ступень имеет больше элементов, чем предыдущая. Как пример, показан демультиплексор 1:32, составленный из демультиплексора 1:4
и четырех – 1:8 на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Пирамидальный демультиплексор вида 1:32
5
В обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы – ИД. Выпускают дешифраторы (демультиплексоры)
К155ИДЗ, К531ИД7 и др. Среди выпускаемых мультиплексоров-
демультиплексоров можно выделить такие, как К564КП1, К590КП1.
Мультиплексоры-демультиплексоры входят в состав серий К176, К561, К591,
К1564.
Схемотехнически дешифратор представляет собою совокупность конъюнкторов (или элементов И–НЕ в дешифраторах с инверсными выходами),
не связанных между собой. Каждый конъюнктор (элемент И–НЕ) вырабатывает одну из выходных функций. Демультиплексор на два выхода представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Демультиплексор на два выхода
В данном разделе был произведен анализ существующей структуры демультиплексора, а именно на базе дешифратора, а также принцип работа дешифратора.
Вывод: Таким образом, проанализировав техническое задание курсового проекта, был определен алгоритм действий, рассмотрен принцип преобразования произвольных кодов по определенной формуле и было установлено, что в данном курсовом необходимо составить логические уравнения преобразователя произвольных кодов, провести их минимизацию для упрощения схемы; подобрать необходимую элементную базу, максимально подходящую по требуемым параметрам и условиям.
6
РАЗДЕЛ 2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ
ДЕМУЛЬТИПЛЕКСОРА 8→1
2.1 Функциональная схема демультиплексора 8→1 и ее описание
Функциональная схема демультиплексора 8 из 1 представлена на рисунке
2.1 [2]. Данная схема представлена на основе двух демультиплексоров 4 из 1.
Рисунок 2.1 – Функциональная схема демультиплексора 8→1
7
Логическая структура простого демультиплексора вида 1:4 представлена на рисунке 2.1:
-В и А – адресные входы;
-х – информационный вход;
-V – разрешающий.
Для определения элементной базы данного демультиплексора,
необходимо рассмотреть его функциональную схему.
Как можно отметить, функциональная схема строится на базисе таких логических элементов, как элементы И-НЕ, ИЛИ и НЕ.
Условно-графическое изображение данного демультиплексора представлено на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – УГО демультиплексора
2.2 Таблица истинности и стандартная коньюктивная нормальная форма демультиплексора 8→1
Таблица истинности – таблица, описывающая логическую функцию.
Из таблицы следует, что при разрешающем сигнале V=1 демультиплексора при определенной комбинации кода, будет выбран соответствующий выход, на который будет поступать информационный сигнал [3].
8
В таблице 2.1 приведена таблица истинности демультиплексора 8→1,
описывающая ее работу.
Таблица 2.1 – Таблица истинности демультиплексора 1→8
|
Входные |
|
|
|
Выходные сигналы |
|
|
|||||
|
сигналы |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
x |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
x |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
x |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
x |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
x |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
x |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
x |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3 Выбор элементов и интегральных микросхем
Интегральная микросхема – это совокупность электрически связанных компонентов (транзисторов, диодов, резисторов и др.), изготовленных в едином технологическом цикле на единой полупроводниковой основе (подложке).
9
Интегральная микросхема выполняет определенные функции обработки
(преобразования) информации, заданной в виде электрических сигналов:
напряжений или токов. Электрические сигналы могут представлять информацию в непрерывной (аналоговой), дискретной и цифровой форме.
Выбор элементов и интегральных микросхем зависит от конкретных требований и задач, с которыми вы сталкиваетесь в своем проекте в области цифровой электроники. Однако, вот несколько важных факторов, которые следует учитывать при выборе элементов и интегральных микросхем:
- функциональность. Определите требуемые функции и возможности,
которые должны быть реализованы в вашей схеме. Это поможет вам определить,
какие элементы и микросхемы могут быть использованы для достижения желаемого функционала;
-спецификации и характеристики. Изучите спецификации элементов и микросхем, такие как напряжение питания, рабочая температура, скорость работы, потребляемая мощность и другие характеристики;
-интерфейсы и совместимость. Учтите требования к подключению элементов и микросхем с другими компонентами вашей схемы. Убедитесь, что они совместимы с другими элементами;
-стоимость. Проверьте доступность выбранных элементов и микросхем на рынке электронных компонентов. Убедитесь, что их можно легко найти и приобрести;
-надежность и производительность. Оцените надежность и производительность элементов и микросхем. Изучите рецензии, рейтинги надежности и истории практического использования компонентов, чтобы удостовериться в их качестве и надежности;
-программирование и разработка. Если вам требуется программируемая интегральная микросхема (ПЛИС, микроконтроллер, FPGA и т.д.), убедитесь,
что вы можете программировать и разрабатывать надлежащим образом для
выбранного компонента.
10