2. Порядок выполнения курсовоЙ работы
1. Получив лист задания, студент должен самостоятельно вписать в него заданные типы микросхем, выбрав их из исходных данных (табл. 1).
2. По таблице истинности полученного задания следует составить уравнения ФАЛ для трех выходов Y1, Y2, Y3. Рекомендуется записывать ФАЛ в виде ДНФ.
3. По таблице истинности полученного задания для выходов Y1, Y2, Y3 необходимо построить карты Вейча-Карно и провести минимизацию ФАЛ по примеру п.1.7. После получения уравнений ФАЛ МДНФ (см. выражение 1.3) следует, если это возможно, ещё более их упростить, вынося за скобки подобные члены уравнений и применяя теоремы алгебры логики (см. выражение 1.4).
4. Построить схему логического автомата на контактах реле по уравнениям ФАЛ (см. выражение 1.4) для Y1, Y2, Y3. Для этого следует подсчитать требуемое количество реле для переменных Х3, Х2, Х1, Х0 (см. п.1.8) и построить схему по образцу рис. 11.
5. Построить схему логического автомата на диодной матрице по уравнениям ФАЛ (см. выражение 1.3) для Y1, Y2, Y3. Образец схемы представлен на рис. 13.
6. Построить схему логического автомата на микросхемах заданных серий. Сначала по уравнениям ФАЛ (см. выражение 1.4) для Y1, Y2, Y3 следует построить структурную схему (см. рис. 18). Затем структурная схема преобразуется в схему логического автомата на микросхемах варианта 1 (см. рис. 19) и варианта 2 (см. рис. 20).
Вопросы для защиты курсовой работы
1. Дайте определение логическим константам, переменным и операциям алгебры логики.
2. Способы записи функций алгебры логики. Приведите пример таблицы истинности и соответствующего ей алгебраического выражения.
3. Дизъюнктивно нормальная функция. Получение записи ДНФ из таблицы истинности.
4. Конъюнктивно нормальная функция. Получение записи КНФ из таблицы истинности.
5. Теоремы булевой алгебры.
6. Принцип двойственности – взаимное преобразование логического сложения и логического умножения.
7. Логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Условные графические обозначения, таблицы истинности.
8. Реализация логической операции НЕ на транзисторах и контактах реле.
9. Реализация логической операции И на диодах и контактах реле.
10. Реализация логической операции ИЛИ на диодах и контактах реле.
11. Функционально полные системы логических элементов. Покажите, что логические элементы, совмещающие операции И-НЕ и ИЛИ-НЕ образуют функционально полные системы.
12. Задачи минимизации функций алгебры логики.
13. Минимизация с использованием карт Вейча-Карно. Приведите примеры карт Карно для двух, трех и четырех переменных.
14. Минимизация недоопределенных функций алгебры логики. Приведите пример из своей курсовой работы.
Библиографический список
Букреев И.Н., Горячев В.И, Мансуров Б.М. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. - 4-е изд., перераб. и доп. Москва: Техносфера, 2009. – 712 с.
Сапожников В.В., Кравцов Ю.А., Сапожников Вл.В. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: учеб. для вузов ж.-д. трансп./ Под ред.В.В. Сапожникова, 2-е изд., перераб. И доп. – М.: УМК МПС России, 2001. – 312 с.
Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1989. – 352с.
Бирюков С.А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах. – М.: Радио и связь, 1990. – 128 с.
Приложение П1
Задание к курсовой работе по дисциплине
«Теория дискретных устройств автоматики и телемеханики»
Тема: Синтез логического автомата
Студент: Группа:
Цель курсового проекта: спроектировать схему логического автомата, преобразующего входной четырехразрядный двоичный код в три выходных сигнала для управления исполнительным устройством
Исходные данные.
1. Зависимость между входными (x3, x2, x1, x0) и выходными (y1, y2, y3) сигналами представлена в таблице истинности. Звездочками обозначены значения выходных сигналов, которые могут быть определены произвольным образом.
2. Логический автомат следует выполнить в четырех вариантах:
на электромагнитных реле РП-23;
в виде диодной матрицы;
с использованием микросхем двух заданных серий.
|
|
Серия микросхем |
Тип микросхем, разрешенных к применению в схеме |
|
Вариант 1 |
|
|
|
Вариант 2 |
|
|
Дата выдачи задания:
Руководитель:__________
Таблица истинности
|
X3 |
X2 |
X1 |
X0 |
Y1 |
Y2 |
Y3 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
0 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Приложение П2
МИКРОСХЕМЫ ТТЛ К155, К555, К531, К1531, К1533
Таблица П2.1
Микросхемы ТТЛ И – НЕ
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | |||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
16 |
19 | ||
|
К155 |
ЛА |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
КМ155 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
| |
|
К555 |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
+ |
|
| |
|
КМ555 |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
|
+ |
|
| |
|
К531 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
|
+ |
+ |
+ |
+ | |
|
КР1533 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
| |
|
КР1531 |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Рис. П2.1. Условные графические обозначения микросхем ТТЛ И-НЕ
Таблица П2.2
Микросхемы ТТЛ ИЛИ – НЕ
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | ||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 | ||
|
К155 |
ЛЕ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
КМ155 |
|
|
+ |
|
|
|
| |
|
К555 |
+ |
|
|
+ |
|
|
| |
|
КМ555 |
+ |
|
|
+ |
|
|
| |
|
К531 |
+ |
|
|
|
|
|
+ | |
|
КР1533 |
+ |
|
|
|
|
|
| |
|
КР1531 |
+ |
|
|
|
|
|
| |
Рис. П2.2. Условные графические обозначения микросхем ТТЛ ИЛИ-НЕ
Таблица П2.3
Микросхемы ТТЛ И (без инверсии)
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | |||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 | ||
|
К155 |
ЛИ |
+ |
|
|
+ |
+ |
|
|
КМ155 |
+ |
|
|
+ |
+ |
| |
|
К555 |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ | |
|
КМ555 |
+ |
|
+ |
+ |
|
+ | |
|
К531 |
|
|
+ |
|
|
| |
|
КР1533 |
+ |
|
|
|
|
| |
|
КР1531 |
+ |
|
+ |
|
|
| |
Рис. П2.3. Условные графические обозначения микросхем ТТЛ И
Таблица П2.4
Микросхемы ТТЛ НЕ (инверторы)
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | ||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | ||
|
К155 |
ЛН |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
К555 |
+ |
+ |
|
|
| |
|
К531 |
+ |
+ |
|
|
| |
|
КР1533 |
+ |
|
|
|
| |
|
КР1531 |
+ |
|
|
|
| |
Рис. П2.4. Условные графические обозначения микросхем ТТЛ НЕ
МИКРОСХЕМЫ КМОП К176, К561 и КР1561
Таблица П2.5
Микросхемы КМОП И-НЕ
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | ||
|
7 |
8 |
9 | ||
|
К176 |
ЛА |
+ |
+ |
+ |
|
К561 |
+ |
+ |
+ | |
|
КР1561 |
+ |
+ |
+ | |
Рис. П2.5. Условные графические обозначения микросхем КМОП И-НЕ
Таблица П2.6
Микросхемы КМОП ИЛИ-НЕ
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | ||||
|
1 |
2 |
5 |
6 |
10 | ||
|
К176 |
ЛЕ |
|
|
+ |
+ |
+ |
|
К561 |
|
|
+ |
+ |
+ | |
|
КР1561 |
|
|
+ |
+ |
+ | |
Рис. П2.6. Условные графические обозначения микросхем КМОП ИЛИ-НЕ
Таблица П2.7
Микросхемы КМОП И (без инверсии)
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | ||
|
1 |
2 |
9 | ||
|
К176 |
ЛИ |
+ |
|
|
|
К561 |
|
|
| |
|
КР1561 |
|
+ |
| |
Рис. П2.7. Условные графические обозначения микросхем КМОП И
Таблица П2.8
Микросхемы КМОП НЕ (инверторы)
|
Серия |
Обозна-чение |
Номер микросхемы | |
|
1 |
2 | ||
|
К561 |
ЛН |
+ |
+ |
Рис. П2.8. Условное графическое обозначение микросхем КМОП НЕ