Курсач / Курсовая работа. 20 вариант. Сейткалиев Диас.ИС-16-1п

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский Государственный Технический Университет

Кафедра ИВС

КУРСОВОЙ

ПРОЕКТ

по дисциплине «Схемотехника» ( наименование дисциплины)

Тема: Спроектировать схему заказной интегральной схемы, выполняющей функцию восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра и реверсивной пересчетной схемы

2017г

Ф.4.08-08

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра информационно - вычислительных системы

Литература:

1.А. Б Семенов. Цифровая схемотехника. Конспект лекций по дисциплине «Схемотехника» - М.: Горная книга , 2013. – 308с.

2.П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники.Монография.в 3-х томах.издание 5-е- М:Мир. с ил. 2005г

3.Титце У., Шенк Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство в 2-х томах.12-е издание:М.Додэка.2008.1784с.

4.Ю.В.Новиков. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования.-М.Мир.,2009.379с.

5.И.В.Музылева. Элементная база для построения цифровых систем управления.М:.Техносфера.,2009.-144с.

6.Л. Г Наумкина. Цифровая схемотехника. Конспект лекций по дисциплине «Схемотехника» - М.: Горная книга , 2008. – 303с.

Дата выдачи задания «04» сентября 2017 г Дата защиты проекта «14» декабря 2017 г.

Задание принял к исполнению «04» сентября 2017 г. ___________________

4

Введение

В сегодняшнем мире огромную роль играет электроника и электронные приборы. Сегодня все электротехническое стало таким же обыденным как биологическое. Это нисколько не парадоксально просто несколько десятков лет назад ситуация была в корне другой. Но сегодня сложно представить, как человечество обходилось без компьютеров, интернета, да и простых электрических лампочек. Использование передовых технологий позволило человечеству выйти на новый уровень существования. За этой наукой будущее - со временем электронные средства позволят создать такие вещи как электромобили или новые поколения вычислительных устройств - сверхмощные компьютеры и ноутбуки.

Данная работа посвящена рассмотрению роли триггеров, регистров, счетчиков в цифровых устройствах. Во-всех современных компьютерах применяется логическая система, изобретения Джорджем Булем.

С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

Средством обработки двоичных сигналов в ЭВМ являются логические элементы.

Логический элемент компьютера - это часть электронной логической схемы с одним или несколькими входами и одним выходом, через которую проходят электрические сигналы, представляющие 0, 1.

К таким устройствам относятся такие типовые логические устройства как триггер, сумматор, полусумматор, шифратор, дешифратор и счётчик. Они предназначены для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения одном бите, то есть 0 или 1.

Целью данной работы является рассмотрение триггеров применяемых в ЭВМ, как они устроены и функционируют.

Объектом исследования данной работы стали триггеры, в состав которых входят: RS, D, T и JK-триггеры.

Курсовое исследование написано при использовании специализированных исследований некоторых авторов.

Библиографический список представлен в конце курсовой работы. Схемотехника — научно-техническое направление, охватывающее

проблемы проектирования и исследования схем электронных устройств радиотехники и связи, вычислительной техники, автоматики и др. областей техники. Основная задача Схемотехники — синтез электронных схем, обеспечивающих выполнение определённых функций, и расчёт параметров входящих в них элементов. Термин «Схемотехника» появился в 60-х гг. 20 в. в связи с разработкой унифицированных схем, пригодных одновременно для многих применений.

5

На основе электронной схемы создают соответствующее устройство (входящее в состав некоторой технической системы). К устройству предъявляется требование надёжной работы в течение заданного времени в реальных условиях производственного разброса параметров элементов и их старения, влияния внешней среды и возмущающих воздействий. Поэтому при разработке схем наряду с расчётом номинальных значений параметров элементов необходимо рассчитывать эксплуатационные допуски на них, предусматривать в схеме средства, повышающие надёжность устройства (обеспечивающие устойчивую работу схемы при внешних воздействиях), а также позволяющие контролировать его исправность.

Электрический сигнал — это электрическая величина (напряжение, ток), которая изменяется со временем. В основном вся электроника работает с электрическими сигналами, но в последнее время всё чаще используются и другие виды сигналов (например давление, температура, свет).

Аналоговый сигнал — это сигнал, который может принимать любые значения в определённых пределах (например, напряжение может плавно изменяться в пределах нескольких десятков вольт). Устройства, которые работают только с аналоговыми сигналами, называются аналоговыми устройствами.

6

1 Постановка задачи

При выполнении курсового проектирования были рассмотрены следующие задачи:

-синтез структуры проектируемого устройства.

-анализ сложности проектируемого устройства и выбор типа триггера, использование которого для реализации устройства позволяет минимизировать его сложность.

-синтез триггерного устройства выбранного типа.

7

2 Тема курсового проекта

Тематика данного курсового проекта является, проектирование схемы заказной интегральной схемы, выполняющей функцию восьмиразрядного синхронного реверсивного сдвигающего регистра и синхронной реверсивной пересчетной схемы по следующим исходным данным:

- типы триггеров, подлежащих рассмотрению при реализации регистра:

T, D

-выполняемые операции сдвига: влево на 3 разряда и вправо на 3 разрядa для T, Dтриггеров

-типы триггеров, подлежащих рассмотрению пpи реализации счётчика:

JK, RS

-выполняемые операции сдвига: влево на 2 разряда и впpаво на 2 разрядa

-генерируемая последовательность двоичных эквивалентов чисел:

-для триггеров JK, RS ( (0,5,1,7,3,2,4), (4,2,3,7,1,5,0) )

8

3 Элементная база

3.1 Элементная база вычислительных систем

Резистор

Резистор или сопротивление (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии

идр. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических

иэлектронных устройств.

Схема замещения резистора чаще всего имеет вид параллельно соединенных сопротивления и емкости. Иногда на высоких частотах последовательно с этой цепью включают индуктивность. В схеме замещения сопротивление — основной параметр резистора, емкость и индуктивность — паразитные параметры.

Закон Ома для мгновенных значений тока и напряжения справедлив только в резистивных цепях.

Рисунок – 3.1 Шесть резисторов разных номиналов и точности, промаркированные с помощью цветовой схемы

Конденсатор

Конденсатор (от лат. condensare — «уплотнять», «сгущать» или от лат. condensatio — «накопление») — двухполюсник с постоянным или переменным

9

значением ёмкости и малой проводимостью; устройство для накопления заряда и энергии электрического поля.

Конденсатор является пассивным электронным компонентом. В простейшем варианте конструкция состоит из двух электродов в форме пластин (называемых обкладками), разделённых диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок (см. рис.). Практически применяемые конденсаторы имеют много слоёв диэлектрика и многослойные электроды, или ленты чередующихся диэлектрика и электродов, свёрнутые в цилиндр или параллелепипед со скруглёнными четырьмя рёбрами (из-за намотки). Ёмкость конденсатора измеряется в фарадах.

Рисунок 3.2 - Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности — винтовая, спиральная или винто-спиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность.

Применяются для подавления помех, сглаживания биений, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно-избирательных цепях, в качестве элементов индуктивности

10