Вступ
Навколишні
цифрові пристрої - матеріальна основа
не тільки сучасного виробництва, але й
всього нашого повсякденного життя.
Техніка швидко розвивається разом з
розвитком науки. А розвиток цифрової
електроніки відкриває нові можливості
її застосування й удосконалювання.
Пристрої цифрової електроніки непомітно ввійшли в наше життя, зробивши його більш барвистим й приємним. Легко й комфортно користуватися системою навігації в незнайомому місті, а до зручності мобільних телефонів ми вже давно звикли.
Я вважаю, що новинки цифрової електроніки відіграють велику роль у житті кожного з нас, адже завдяки їм нам легше й приємніше вчитися, працювати й відпочивати.
В ОЭВМ МС68НС705С8 (далі МК) є три порти загального призначення (по 8 ліній вводу-висновку) і один спеціалізований порт (7 ліній). Очевидно, що для безпосередньої взаємодії з усіма пристроями, що входять до складу розроблювального пристрою керування (далі контролера), цієї кількості ліній недостатньо, тобто по тим самим лініях вводу-висновку МК повинен взаємодіяти з декількома пристроями.
Виходячи з вище викладеного, на портах МК необхідно організувати три шини: даних, адреси й керування, а до складу зовнішніх пристроїв повинні входити регістри, у які по шині даних за допомогою сигналів шини керування будуть записуватися необхідні дані.
Розглянемо особливості побудови кожного із зовнішніх пристроїв.
Комутатор
аналогових сигналів повинен складатися
безпосередньо із самого аналогового
комутатора й регістра, у якому буде
записуватися слово керування комутацією.
Для вибору одного з 16-ти входів потрібно
4 розряди керуючого слова, для вибору
одного із двох виходів необхідний один
розряд, доцільно так само виділити один
розряд для відключення обох виходів.
Таким чином, слово керування аналоговим
комутатором містить 6 розрядів.
Т.
к. ємність ОЗУ невелика (256 байт) доцільно
застосувати статичне ОЗУ, щоб виключить
схему керування динамічним ОЗУ. Схема
ОЗУ повинна передбачати відключення
від шини
даних, тому що до неї підключені й іншого
пристрою. Сигнали взаємодії з ОЗУ
складаються з 8-ми адресних розрядів,
8-ми розрядів даних і двох сигналів
керування- сигналу читання/запису даних
і сигналу відключення висновків даних.
Блок цифро-аналогового перетворювача містить безпосередньо сам ЦАП зі схемою формування опорної напруги й регістра зберігання цифрового коду. Для керування ЦАП потрібно 10 розрядів коду й один розряд сигналу запису коду в регістр зберігання.
Схема видачі дискретних сигналів повинна складатися з регістра вихідних сигналів і схеми перетворення до рівнів ТТЛ, якщо остання буде потрібно, залежно від застосовуваного регістра. Для видачі дискретних сигналів потрібно 10 розрядів самих сигналів й одного сигналу керування регістром.
Для організації послідовного інтерфейсу RS-232 доцільно використати убудований у МК послідовний інтерфейс зв'язку, використовуючи його лінії RDI, TDO як сигнали Rx, Tx відповідно інтерфейсу RS-232. 4 вхідні сигнали, що залишилися інтерфейсу RS-232 можна подавати на лінії порту D МК, а для двох вихідних сигналів керування інтерфейсом RS-232 потрібно використати регістр зберігання, записуючи в нього сигнали із шини даних. Для перетворення друг у друга рівнів стандартних сигналів інтерфейсу RS-232 (низький рівень -15...-5У, високий +5...+15У) і КМОП 5У необхідне застосування схем узгодження.
Для виключення постійного опитування вхідних сигналів управління інтерфейсу RS-232 доцільно організувати переривання роботи МК по зміні цих сигналів.
www.bankreferatov.ru
1 Синтез комбінаційних схем.
Комбінаційна схема – схема, що складається з дискретних елементів.
Дискретні елементи – сукупність радіоелектричних компонентів сприймаючих сигнали «0» або «1» і що проводять яке-небудь перетворення.
1.1 Синтез комбінаційних схем в базисі.
Синтез комбінаційних схем в базисі можна розділити на 4 частини:
1 Функції алгебри логіки та їх основні властивості.
Поняття функції алгебри логіки (ФАЛ) є базовим у алгебрі логіки — математичному апараті, який використовується для опису умов функціонування, а також при перетворенні структур дискретних автоматів
Бульова алгебра базується на кількох аксіомах, з яких одержують основні закони для перетворень ФАЛ. Кожна аксіома може бути представлена у двох формах, що пов'язано із принципом дуальності (двоїстості) логічних операцій, згідно з яким операції кон'юнкції (логічного множення) та диз'юнкції (логічного складання) дозволяють взаємну заміну, якщо одночасно замінити логічну 1 на 0, 0 на 1, знак "+" на "-", а "-" на "+".
Закони бульової алгебри пов'язані з аксіомами, а також мають дві форми виразів: для кон'юнкції та диз'юнкції.
У практиці перетворювання логічних формул існує чіткий порядок виконання дій. У разі відсутності у виразі дужок першими повинні виконуватися операції інверсії (заперечення), потім — операції кон'юнкції (логічного множення) і останніми — операції диз'юнкції (логічного складання).
2 Метод карт Карно.
При розв'язанні задач мінімізації ФАЛ, які залежать від невеликої кількості змінних (і<6), знаходять широке застосування графічні методи. Найбільш поширеним серед них є метод карт Карно.
Карта Карно являє собою двокоординатну таблицю, в якій кожній клітинці поставлені у відповідність набори значень змінних логічної функції.
Набори, подані сусідніми клітинками, відрізняються значенням тільки однієї змінної. Сусідніми вважаються дві клітинки, які знаходяться поряд, та розташовані у одному стовпці або рядку. Нижня клітинка у будь-якому стовпці є сусідньою по відношенню до верхньої клітинки того ж стовпця, а права клітинка будь-якого рядка є сусідньою відносно лівої клітинки того ж рядка.
Властивість сусідства у карті Карно зручно використовувати для групування окремих одиничних наборів
у так звані "підкуби", або об'єднання з 2ⁿ одиничних наборів (n = 0,1,2,3,4,5,6).
Підкуби
утворюються з метою виключення однієї,
двох або кількох змінних одиничного
набору, бо при склеюванні кон'юнктивних
термін, які входять в будь-який підкуб,
здійснюється виключення однієї або
кількох змінних.
Утворення підкубів для отримання мінімального значення функції проводиться за таким правилом:
утворити двоклітинкові підкуби з наборів, які мають тільки одного сусіда;
із наборів, що залишились, утворити підкуби максимального розміру (величини), які не перетинаються (якщо це можливо);
із наборів, що залишились, утворити підкуби максимального розміру (величини), які перетинаються;
4) із наборів, які не мають жодного сусіда, утворити одноклітинкові підкуби;
5) закінчити утворення підкубів, якщо всі набори задіяні.
3 Дужкові форми ФАЛ.
Мінімальні КНФ та ДНФ не завжди виявляються найпростішими виразами ФАЛ, наприклад, Р = х1х2 + х1х3. Якщо винести за дужки х1 отримаємо більш простий вираз Р = х1(х2 + х3). Таку форму подання ФАЛ називають дужковою. Дужкова форма має менше символів і включає в себе менше операцій диз'юнкції
та кон'юнкції. Винесення загальних частин функції за дужки відповідає виділенню загальних частин в принциповій схемі дискретного пристрою.
Частіше за все дужкові форми отримують групуванням додатків, що мають загальні частини та винесенням загальних співмножників за дужки. Інколи має сенс заздалегідь розширити окремі вирази, використовуючи закони поглинання.
Роблячи висновки, дужкова форма ФАЛ набагато простіша початкової МДНФ.
4 Порядок синтезу комбінаційних схем.
У пристроях залізничної автоматики та телемеханіки, обчислювальної техніки, в тому числі у мікропроцесорах, існує багато комбінаційних схем. Під комбінаційними схемами розуміють логічні схеми, сигнал на виході яких у кожний момент часу визначається комбінацією вхідних сигналів у той же момент часу.
Синтез
комбінаційних схем полягає у визначенні
таких способів поєднання деяких
найпростіших схем, названих логічними
елементами, при яких побудований пристрій
реалізує поставлену задачу з перетворення
вхідної дв
ійкової
інформації.
Синтез комбінаційних схем поділяють на 4 етапи:
Утворення таблиці істинності для ФАЛ, яка описує роботу проектованої логічної схеми
2. Утворення математичної формули для ФАЛ, що описує роботу схеми, яку синтезують, у вигляді ДДНФ або ДКНФ
3. Аналіз отриманої ФАЛ з метою побудови різних варіантів її математичного виразу, та знаходження найкращого з них у відповідності з тим чи іншим критерієм. На цьому етапі здійснюється мінімізація ФАЛ.
4. Утворення функціональної (логічної) схеми пристрою з елементів, які складають вибраний базис.
Функцію яку необхідно синтезувати в даній курсовій роботі задана числовім методом:
F = {0,1,2,3,7,9,13,18,19,22,23}x1,x2,x3,x4,x5
рис.1
Запишемо
задану функцію в аналітичному вигляді:
Таблиця 1
|
№ |
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Х4 |
Х5 |
F |
B |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
B0=X5 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
2 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
B1=1 |
|
3 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
B2=X5 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
B3=X5 |
|
7 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 | |
|
8 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
B0'=X5 |
|
9 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
10 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
B1'=1 |
|
11 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
12 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
B2'=0 |
|
13 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 | |
|
14 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
B3'=0 |
|
15 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 | |
|
16 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
B0»=1 |
|
17 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
18 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
B1»=1 |
|
19 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
20 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
B2»=1 |
|
21 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 | |
|
22 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
B3»=1 |
|
23 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 | |
|
24 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
B0»'=X5 |
|
25 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 | |
|
26 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
B1»'=1 |
|
27 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 | |
|
28 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
B2»'=0 |
|
29 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 | |
|
30 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
B3»'=0 |
|
31 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
рис.1.2