КР ЦифСхем_вар121

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: Разработка электронного устройства

Студент гр. _____________________

Преподаватель _____________________ Ухов А.А.

Санкт-Петербург

2025

АННОТАЦИЯ

Данная курсовая работа рассчитана на разработку электронного устройства в программном обеспечении Max+Plus. Электронное устройство, в данном случае, представляет собой генератор импульсной последовательности. При этом, электронную схему для простоты требуется разделить на отдельные функционирующие блоки, для которых привести соответствующие схемы и тактовые диаграммы.

SUMMARY

This course work is designed to develop an electronic device in the Max+Plus software. The electronic device, in this case, is a pulse sequence generator. At the same time, for simplicity, the electronic circuit must be divided into separate functioning blocks, for which the corresponding circuits and clock diagrams must be provided.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….....4

1. АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ ………………………………………………………......5

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА .…………..………………. 6

2.1 ОБЩАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА …………………………………... 6

2.2 СХЕМА РАБОТЫ СЧЕТЧИКА …..………..………………………... 7

2.3 СХЕМА РАБОТЫ ОПРЕДЕЛИТЕЛЯ ЧИСЕЛ ….……….………... 8

2.4 СХЕМА РАБОТЫ БЛОКА, ВЫПОЛНЯЮЩЕГО УСЛОВИЯ ЗАДАНИЯ .……………………………………………………………...…….…. 9

3. ТАКТОВЫЕ ДИАГРАММЫ………………………………………………... 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …….....………………………………………………….......... 12

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………...13

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является разработка цифрового генератора испульсной последовательности, основой которого служит восьмиразрядный счетчик тактов, которой считает непрерывно от 0 до максимального значения (255). Блок имеет 4 дискретных цифровых выхода.

В момент начала работы счетчика выходы 2-4 находятся в состоянии лог. 0, а первый выход находится в состоянии лог. 1. При достижении счетчиком первого заданного граничного значения (числа в счетчике) на первом выходе устанавливается уровень лог. 0, а на втором лог. 1. При достижении счетчиком второго заданного граничного значения на втором выходе устанавливается уровень лог. 0, а на третьем лог. 1 и т.д. При достижении счетчиком последнего граничного значения, все выходы сбрасываются в лог. 0. Далее, при достижении максимального значения 255 и переходе в 0 на первом выходе устанавливается лог. 1.

1. Анализ задания

Анализируя задание, понимаем, что реализовать схему восьмиразрядного счетника тактов (синхронного) можно довольно просто, используя схему на JK-триггерах и логических элементах «И».

Далее, с помощью базовых элементов, добиваемся четкого выполнения условий задания. Тактовая частота выбрана 10 кГц.

2. Проектирование схемы устройства

2.1 Общая схема устройства

Рисунок 1 – Общая схема устройства

Общая схема работы устройства состоит их отдельных блоков. Схема имеет 2 цифровых входа: тактовый вход CLK с частотой 10кГц и вход сброса nRESET, которые идут на счетчик.

Выходы счетчика идут на блоки, отвечающие за определение значения счетчика, и далее на схему, выполняющую заданное условие.

2.2 Схема работы счетчика

Рисунок 2 – Схема работы счетчика

Восьмиразрядный синхронный счетчик представлен в виде 8-ми JK-триггеров с отдельными CLK- и nRESET-входами, которые соединены при помощи логического оператора «И». Внизу установлен выход Q[7..0], с помощью которого можно следить, какое число выдает счетчик.

2.3 Схема работы определителя чисел

Рисунок 3 – Схема работы определителя значений счетчика

Данная схема представляет собой логические операторы «ИЛИ» с 8-ю входами. Разберем их работу на примере числа 246₁₀ = 11110110₂. Правильное определение числа должно дать на выходе схемы лог.1, поэтому, работая с двоичным числом побитово, добиваемся лог.1, устанавливая операторы «НЕ» на те биты, где должен быть лог.0. В данном примере – это биты Q3 и Q0.

2.4 Схема работы блока, выполняющего условие задания

Рисунок 4 – Схема блока, выполняющего условие задания

Рисунок 5 – Частичная схема блока, описанного выше.

Пойдем по порядку счета счетчика: при выходном значении «0» идет прямой сигнал лог.1 на структуру OR2₈₅, которая выдает единицу на выход OUT0. После переключения на значение «1», лог.1 остается на первом выходе, т.к. сигнеал с OR2₈₅ перешел на AND2₈₁, который, в совокупности со структурой OR4₇₈ и OR2₇₉, выдающей лог.0, когда счетчик подает на выход значение, равному заданному граничному, и лог.1 во всех остальных случаях, дает лог.1 на OR2₈₅, которая передает ее на выход OUT0, и так далее до следующего граничного числа.

На следующей границе – в моем случае это число «9» – обнаруживается элементом AND8, который дает лог.1 на вход OR4₇₈, который, в свою очередь, обнуляет значение на выходе OUT0. Эта же лог.1 идет и на OR2₈₆, который передает ее на выход OUT1, и так далее. На значении «246» значения всех выходов обнуляются до момента прихода значения «0».

3. Тактовые диаграммы

Рисунок 6.1

Рисунок 6.2

Рисунок 6.3

Рисунок 6.4

Рисунок 6.5

Рисунки 6.1-6.5 – Тактовые диаграммы работы генератора импульсной последовательности

Рисунок 7 – Диаграмма, отображающая корректность работы кнопки RESET

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проектирования курсовой работы была разработана схема генератора импульсной последовательности, реализованная с помощью базовых логических элементов.

Анализируя работу разработанной цифровой схемы, делаем вывод, что данная схема работает вполне корректно. При достижении счетчиком граничного значения, выходы обнуляются, и лог.1 действительно устанавливается на конкретный, заданный по условию выход.

Также, была реализована «кнопка RESET», работоспособность которой доказана на рисунке 7.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Цифровая схемотехника, методические указания по проведению лабораторных занятий, внутренняя рабочая версия каф. ЭПУ // Санкт- Петербург 2024 г. 118 с.

2. Видео инструкции к проведению лабораторных работ [Электронный ресурс]: URL//: https://www.youtube.com/playlist?list=PLXyqqFIzpPd2vFjnbyMKdlJqdezdnttWv