Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
33
Добавлен:
08.08.2013
Размер:
3.34 Mб
Скачать

Вступ

Надзвичайно стрімкий розвиток електроніки протягом останіх десятиріч привів до радикальних змін у всіх сферах людської діяльності.Сьогодні практично неможливо знайти жодної галузі економіки чи побуту, у якій не використовуються засоби електроніки.Застосуваня електронних систем завжди приводить до позитивних результатів,підвищуе продуктивність і полегщує працю людей,залишає більше часу для їх виключно творчої роботи.Саме тому сьогоднішній фахівець,випусник вищого учбового закладу повинен мати грунтові знання з основ теорії побудови ,функціонування і практики використаннч електроних систем і засобів.З технічного погляду виготовлення телевізорів високого класу суттєво відрізняється від масового виробництва. Набагато більше уваги, часу й грошей витрачається на пошук оптимального балансу електронних систем. Як приклад, шанувальники Hi-Fi люблять розповідати про вибір дротів, що передають сигнал на колонки стереосистем і домашніх кінотеатрів. Зрозуміло, колонки працюватимуть з будь-якими дротами, але їх правильний вибір, з урахуванням індуктивності та ємності провідника, радикально поліпшить звучання стереосистеми. Приблизно той самий ефект можна спостерігати в процесах обробки відеосигналу. Електронні схеми, які обслуговують плазмову матрицю (наприклад, підводять живлення або обробляють відеосигнал), можуть бути або універсальними, або оптимізованими, ідеально підігнаними під характеристики кожної конкретної матриці. Універсальні схеми відносно дешеві, але мають усереднену сумісність і використовуються під час виготовлення масового продукту. Оптимізовані схеми дорогі, оскільки розробляються й адаптуються під кожну модифікацію матриці, що дозволяє максимально виявити всі її споживчі якості. Підприємство не випускає власних плазмових панелей або рідкокристалічних матриць (екранів). Понад те, керівництво навіть не планує налагодити їх виробництво. Натомість до науково-дослідного відділу регулярно надходять новітні зразки плоских матриць світових виробників (їх не більше ніж п’ять на цій планеті). Після багаторазового тестування фахівці вибирають найбільш вдалі екземпляри, щоб на їхній основі створити пробну партію моніторів. Якщо вірити технологам, багато матриць, що поставляють на завод, — свіжі розробки, які в масовому виробництві з’являться лише через півроку. Справа в тому, що більшості великих виробників невигідно часто впроваджувати інновації й налагоджувати випуск нових екранів, оскільки це спричиняє дороге переобладнання виробництва. «Виславши партію нових матриць на наше підприємство, виробник не лише презентує новий товар, а й може розраховувати на ретельне тестування своїх виробів нашими експертами, — розповідає менеджер з експорту Пауло Ланді (Paolo Landi). — Якщо вони вважатимуть, що результати тестів відповідають заявленим характеристикам панелі, є імовірність, що ми будемо регулярно замовляти новинку для виробництва телевізорів Антарекс».Вибравши матрицю, розробники електронних систем починають проектувати начинку майбутнього телевізора. Коли схема готова, фахівці приступають до відбору електронних блоків й окремих елементів, які передбачається використати під час виробництва нової моделі. Протестувавши сотні електронних деталей, експерти вирішують, у якого виробника варто закуповувати той або інший блок, мікросхему або резистор. Цікаво, що настільки ретельний відбір комплектуючих робиться не лише для нових моделей. Якщо в результаті досліджень виявляються радіоелементи, які за своїми характеристиками перевершують застосовувані, інженери коректують схеми виробів, які вже випускаються, щоб виробничники могли обладнати наступну партію товару новим електронним блоком. Таким чином, компанія використовує весь світовий досвід, щоб випустити якісний продукт.

www.e-htech.net

1.Синтез комбінаційних схем

Комбінаційною називається схема, яка складається з логічних елементів та формує при наявності вхідних сигналів, які відповідають заданій функції алгебри логіки, вихідний сигнал.

    1. Синтез комбінаційних схем в базисах

Під комбінаційними схемами розуміють логічні елементи, сигнал на вході яких у кожний момент часу визначається комбінацією вхідних сигналів у той же момент часу.

Методи аналізу та синтезу всіх класів дискретних автоматів будують на базі алгебри логіки. Функцію f(X1, X2, ..., Хn) називають функцією алгебри логіки (ФАЛ), якщо вона, як і її змінні, може приймати тільки два значення: 0 та 1.

Больова алгебра базується на кількох аксіомах, з яких отримують основні закони, для перетворень ФАЛ.

Аксіоми операції заперечення:

1.

2.

Аксіоми операцій кон’юнкції та диз’юнкцій:

а) 0*0=0;

б) 1*0=0*1=0;

в) 1*1=1;

г) 1+1=1;

д) 0+1=1+0=1;

е) 0+0=0.

Основні чотири закони для перетворення ФАЛ:

  1. Комунікативний (переставний закон):

а) x1*x2=х21

б) х1221

2. Асоціативний (сполучний закон):

а) х1*(х23)=(х12)*х3123

б) х1+(х23)=(х12)+х3123

3.Дистрибутивний (розподільний закон):

Першого роду: х1*(х23)=х1213

Другого роду: х123=(х12)*(х13)

4. Інверсії ( правило де Моргана):

а)

б)

Способи задання ФАЛ:

  1. Табличний

  2. Геометричний

  3. Числовий

  4. Координатний

Існує декілька нормальних форм подання ФАЛ. Розглянемо дві з них: досконалу диз’юнктивну нормальну форму (ДДНФ) та досконалу кон’юктивну нормальну форму (ДКНФ).

ДДНФ-диз’юнкція елементарних кон’юнкцій для тих наборів незалежних зміннихна яких функція приймає значення одиниці.

ДКНФ-кон’юнкція елементарних диз’юнкцій для тих наборів незалежних змінних, на яких функція приймає значення нуля.

Етапи синтезу комбінаційних схем:

  1. Складання таблиці істинності для вихідної ФАЛ. Таблиця істиності-це таблиця, в якій для всіх наборів змінних приводиться значення ФАЛ.

  2. Складання математичної формули для ФАЛ, описуючої роботу проектуючої логічної схеми в вигляді ДДНФ та ДКНФ.

  3. Мінімізувати ФАЛ за допомогою корт 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 однієї змінної.

Мінімізація- процедура спрощення аналогічних виразів шляхом скорочення у ньому кількість змінних та його числа. Мінімізація з допомогою карт Карно виконує операцію склеювання.

4.Складання функціональної схеми із елементів, утворюючих вибраний базис.

Функція, яку необхідно синтезувати в курсовій роботі, задана числовим способом та має вигляд:

F={0,2,3,4,5,6,7,9,10,11,13,14,16,18,19,20,22,23,26,30} x1,x2,x3,x4

Для заданої функції складаємо таблицю істиності:

Таблиця 1-Таблиця істиності

Мінімізуємо задану функцію з допомогою карти Карно

Рисунок 1.1-карта Карно, утворена одиничними підкубами

Аналітичний вираз для ФАЛ записується у вигляді диз’юнкції усіх вкладів підкубів.

Рисунок 1.2-карта Карно утворена нульовими підкубами

Таким чином аналітичний вираз для ФАЛ Записується у вигляді кон’юнкції усіх вкладів підкубів та має вигляд:

Так як функцію потрібно реалізувати на схемі 533 ЛА3 ,то приведемо дану мінімізовану функцію до потрібного вигляду.

    1. Синтез комбінаційних схем на мультиплексорах.

Мультиплексором називається комбінаційний пристрій, який має декілька входів та один вихід, призначений для комутації в бажаному порядку сигналів з декількох вхідних шинна одну вихідну.

Входи мультиплексора поділяються на інформаційні, адресні та стробуючі.

На інформаційні входи подається інформація, яка передається на вихід мультиплексора .

Адресні входи допомагають вибирати потрібний інформаційний вхід, а на стробуючий вхід подається стробуючий сигнал, який дозволяє підключення вибраного входу на один загальний або два взаємо інверсних виходу.

В залежності від кількості інформаційних входів розрізняють комутатори:К4-1, К8-1 и К 16-1.

Умовне графічне зображення комутатора К4-1 приведено на рисунку 1.3

Рисунок 1.3-Мультиплексор 4-1

В даній курсовій роботі необхідно реалізувати функцію, задану аналітичним способом, яка залежить від п’яти змінних, які мають вигляд:

F70=

Складемо для функції таблицю істиності.

Побудуємо схеми на чотирьох і п'яти мультиплексорах К4-1.

Для реалізації на п'яти комутаторах К4-1 функції п'яти незалежних змінних необхідно:

на дозволяючий вхід кожного комутатора подати 0;

на адресні входи, як і в попередній схемі подати змінні Х4 і X3, на п'ятий – Х1 Х2;

сигнали на інформаційних входах такі ж, як і в схемі на чотирьох комутаторах. На вхід В0 п'ятого комутатора подаємо вихід першого, на В1- вихід другого і т.д. Значення функції знімається з виходу останнього мультиплексора.

1.3 Індикація

Індикація призначена для відображення інформації. В даній курсовій роботі при висновку інформації на семисегментний індикатор застосовуються схеми, в яких використовуються дешифратори, шифратори і логічні елементи.

Семисегментний індикатор є сьома сегментами. При подачі сигналу високого рівня на один з сегментів, він спалахує. Це дає можливість відображати цифри від 0 до 9, а також деякі букви. При подачі певних сигналів високого рівня, що змінюються в часі, ніж залежних від певних умов, можна на одному індикаторі отримати декілька символів.

Шифратор (кодер) перетворить унарний код в двійковий.

Унарний код - двійковий, багаторозрядний, паралельний код, з сигналом високого рівня тільки в одному розряді.

Паралельний код - подача всіх сигналів відбувається одночасно.

Шифратори класичні і пріоритетні. Класично шифратор має m входів і п виходів, і при подачі сигналу на один з входів (тільки на один) на виході з'являється двійковий код номера збудженого входу Число входів і виходів такого шифратора зв'язано співвідношенням m=2n. Пріоритетним шифратором називається той шифратор у якого при збудженні декількох входів на виході формується сигнал одного з них, наприклад, старшого. Пріоритетний шифратор має також додаткові виходи ЕО - на входах немає жодного сигналу високого рівня і GS - на входах є хоча б один сигнал високого рівня.

Дешифратор (декодер) перетворить двійковий код в унарний. Зі Всіх m виходів дешифратора активний тільки один. Повний дешифратор має п входів і m виходів, які зв'язані співвідношенням m=2n . Ці пристрої використовуються як в позитивній так і в негативній логіці. Позитивна логіка - логіка, в якій сигнал високого рівня одиниця А в негативній логіці - нуль.

При побудові схеми індикації повідомлень використовуватимуться мікросхеми 1533 ЛА-4, 555 ИВ1 (мікросхема шифратора 8Ч3 в негативній логіці) і 555 ИД41 (дешифратор в негативній логіці). Мікросхема шифратора 555 ИВ1 окрім виходів GS і ЕО має дозволяючий вхід EI. Ця мікросхема пріоритетна за старшинством. При складанні схеми потрібно з двох кодерів 8Ч3 отримати один кодер 16Ч4. Для цього потрібно вихід бо другого кодера з'єднати з входом EI першого кодера

Демультиплексор є двома з'єднані дешифратора 2x4 з дозволяючими входами С1,С2,Сз,С4. Причому С1С2 - дозволяючи входи першого шифратора, а С3,С4 - дозволяючи входи другого шифратора Демультиплексор має з'єднані управляючі входи 20 і 21.

Автомат з пам'яттю.

Раніше розглядали тільки комбінаційні схеми, тобто схеми, які не містять елементи пам'яті. Але надалі для побудови послідовного автомата заданого в умові, необхідно запам'ятовувати деякі сигнали.Будемо використовувати автомати з пам'яттю (АП). Дискретні АП характеризуються тим, що стан їх виходів залежить як від сигналів, присутніх на їх входах в даний момент часу, так і від послідовності сигналів, що поступили на входи автомата в попередній момент часу.

Функціонування АП визначається сигналами, що поступають від деякого незалежного джерела синхроімпульсів (СІ), які у свою чергу визначають такти роботи. АП діляться на синхронні і асинхронні. У синхронних АП є генератор синхроімпульсів, і дискретні моменти часу відстають один щодо одного на рівну величину t. У асинхронних АП генератор синхроімпульсів відсутній, а спрацьовування АП відбувається в дискретний час задається зовнішніми подіями (наприклад кнопки на пульті управління). Для успішної побудови АП, нам необхідно розглянути деякі принципи їх побудови.

АП мають задану кількість внутрішніх станів. Залежно від алгоритму роботи пристрою, в певному порядку, переходить з одного стану в інший. Робота АП може задаватися за допомогою графа переходів-виходів або за допомогою таблиць переходів-виходів. Граф переходів-виходів є сукупністю вершин і дуг. У вершинах проставляється внутрішній стан автомата, а за допомогою дуг показують при яких сигналах з якого, в який стан переходить автомат. Табличний спосіб більш компактний, але менш наочний, виконує ті ж функції, що і граф переходів. Елементами, що запам'ятовують свою передісторію, є тригери.

Тригери є послідовними елементарними автоматами здатними залишатися в одному з двох стійких станів і після припинення дії вхідного сигналу. Одне з них вважається одиничним, а друге - нульове. В загальному випадку тригер має два виходи - прямою У інверсний У. Стан тригера прийнятий визначати по значенню потенціалу на прямому виході. Якщо, наприклад, на прямому виході є потенціал, відповідний логічній «1», то тригер знаходитися в одиничному стані (при цьому потенціал на інверсному виході відповідає логічному – «0»), В осоружному випадку тригер знаходиться в нульовому стані. В розробках АП ми використовуватимемо тільки JK тригер.

Як і для розробки будь-яких пристроїв, в проектуванні АП існують певні етапи.

Етапи структурного синтезу автоматів з пам'яттю:

1.Словесное опис алгоритму роботи АП.

2. Складання графа переходів-виходів, таблиці переходів-виходів.

3. Скорочення числа внутрішніх станів (мінімізація).

4. Визначення кількості тригерів.

5. Кодування внутрішніх станів автомата.

6. Складання функціональної таблиці автомата.

7. Отримання ФАЛ описують вхідні сигнали, що подаються на входи тригерів, а також ФАЛ для вихідних сигналів.

8. Побудова схеми автомата.

Лічильники.

Лічильником імпульсів називають апарат з пам'яттю, призначений для підрахунку кількості імпульсів і перетворення їх в паралельний двійковий код.

Робота лічильника полягає в наступному. За допомогою вхідного сигналу в лічильник записуються числа, рівні кількості що поступили на вхід активних сигналів. Кожному числу відповідає певний внутрішній стан лічильника. Між числами і станами існує взаємна відповідність. Робота лічильника полягає в послідовному переході з одного стану в інший під впливом вхідного сигналу.

Лічильник має певну, кінцеву кількість внутрішніх станів. Після приходу останнього активного сигналу лічильник переходить в початковий стан і починається новий цикл його роботи. Число станів лічильника називають модулем.

По виду рахунку лічильники діляться на:

  • лічильник прямого рахунку (що підсумовує);

  • лічильник зворотного рахунку (показує різницю);

  • реверсивний лічильник (підсумовує або віднімає).

Соседние файлы в папке Козлов