2. Составление и преобразование логических выражений

По таблице функционирования комбинационного узла цифрового автомата составляются аналитические выражения в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ) для выходных сигналов Y₁-Y₇ и для входных сигналов триггеров J, K: J₄, K₄, J₃, K₃, J₂, K₂, J₁, K₁.

СДНФ функции столько раз содержит конъюнкцию сколько раз она равна 1, если аргумент равен 0, то он записывается с инверсией, если аргумент равен 1, то без инверсии. Между отдельными выражениями ставится знак дизъюнкция.

Аналитические выражения в базисе И, ИЛИ, НЕ:

Y₁ =

Y₂ =

Y₃ =

Y₄ =

Y₅ =

Y₆ =

Y₇ =

J₄ =

K₄ =

J₃ =

K₃ =

J₂ =

K₂ =

J₁ =

K₁ =

21 Для автомата мили аргументами являются исходные состояния a и признаки X.

Значения аналитических выражений для выходных сигналов Y и сигналов управления состоянием триггеров представлены в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Анализируя логические элементы заданной серии 555 можно сделать вывод, что строить комбинационный узел по аналитическим выражениям, записанным в базисе И, ИЛИ, НЕ не рационально, так как логические элементы, выполняющие операции конъюнкции и дизъюнкции имеют только по два входа. Более оптимальным является вариант построения комбинационного узла цифрового автомата с использованием элементов И-НЕ, так как в заданном базисе представлены элементы Шеффера, имеющие по два входа, по три, по четыре, по восемь входов.

Преобразование аналитических выражений из базиса И, ИЛИ, НЕ в базис И-НЕ осуществляется с использованием ЗАКОНА ДВОЙНОГО ОТРИЦАНИЯ и формулы ДЕ Моргана.

Аналитические выражения базиса И-НЕ:

Y₁ =

Y₂ =

Y₃ =

Y₄ =

Y₅ =

Y₆ =

Y₇ =

J₄ =

K₄ =

J₃ =

K₃ =

J₂ =

K₂ =

J₁ =

K₁ =

22

3. Выбор микросхемы по заданному базису, учет их, расчет мощности

Для построения схемы микропроцессорного автомата выбраны микросхемы серии 555, имеющие технологию изготовления ТТЛШ.

Основные параметры:

Напряжение источника питания U_ист = +5В

Уровень логической 1 U = 2,7В

Уровень логического 0 U = 0,5В

― Дешифратор необходим в схеме для преобразования кодовой комбинации, состояние триггеров в одиночный управляющий сигнал A, соответствующий состоянию цифрового автомата.

― Микросхемы логических элементов, их тип и количество определяются функциями, и используются для построения комбинационной части схемы МПА.

К555ЛА3 – четыре логических элемента 2И-НЕ;

К555ЛА4 – три логических элемента 3И-НЕ;

К555ЛА1 – два логических элемента 4И-НЕ;

К555ЛА2 – один логический элемент 8И-НЕ.

23

Если количество входов ЛЭ равно 5; 6 или 7, то используется МКС К555ЛА2 на 8 входов. Свободные входы или подключаются к задействованным входам, или на них подается логическая “1”.

― Микросхемы триггеров используются для построения четырехразрядного параллельного регистра памяти МПА.

Таблица 5. Таблица учета микросхем.

№ п/п	Обозначение на схеме	Тип МКС	Кол-во элементов	Кол-во МКС	Выполняемая функция
1	DD1	К555ИД6	1	1	DC 4×10
2	DD -DD	К555ЛА3
3	DD -DD	К555ЛА4
4	DD -DD	К555ЛА1
5	DD -DD	К555ЛА2
6	DD -DD	К555ТВ6	4	2	2JK(синхронных) триггера

24

Электрические параметры всех выбранных микросхем представлены в таблице 6.

Напряжение питания всех микросхем U_и.п. = 5В.

Таблица 6. Таблица электрических параметров микросхем.

Тип микросхемы	U0, В	U1, В	I0пот, мА	I1пот, мА	Iпот, мА	Pпот, мВт	Кол-во МКС	Pпот общ, мВт
К555ИД6	0,5	2,5	-	-	13	65	1	65
К555ЛА3	0,5	2,7	4,4	1,6	3	15
К555ЛА4	0,5	2,7	3,3	1,2	2,25	11,25
К555ЛА1	0,5	2,7	2,2	0,8	1,5	7,5
К555ЛА2	0,5	2,7	1,1	0,5	0,8	4
К555ТВ6	0,5	2,7	-	-	8	40	2	80
Итог потребляемая мощность ЦА	мВт

P_пот = I_пот •‌U_и.п. ;

25