2.5 Описание используемых элементов

Основные характеристики микросхемы серии 530.

Тип схемотехнической реализации выполняемых функций: ТТЛШ

Типовые параметры:

- время задержки распространения 3 нс;

- удельная потребляемая мощность 19 мВт/лэ;

- работа переключения 57 пДЖ;

- коэффициент разветвления по выходу 10;

- напряжение питания + 5В;

- максимальное напряжение питания +5,5 В;

- максимальное напряжение на входе +5 В;

- минимальное напряжение на входе -0,4 В;

- максимальная емкостная нагрузка 150 пФ;

- частота не более 50 МГц

Выпускается в металлокерамических корпусах с горизонтальным расположением выводов типа FP и DIP.

Отклонение напряжения питания от номинального значения: ±10 % [3].

2.5.1 Выбор дешифратора и логических элементов

В схему необходимо ввести дешифратор; его назначение – преобразовать кодовую комбинацию памяти в состояние цифрового автомата. Из состава серии 530 выберем дешифратор/демультиплексор ИД7 рисунок 5.

Рисунок 6 – Дешифратор/демультиплексор ИД7

В режиме демультиплексирования адресный код подают на вход D1, а один из входов Е используется как информационный. При этом, на два разрешающих входа подают логические уровни, при которых выполняется равенство , в предположении, что на произвольно выбранном информационном входе установлена логическая «1». Например, если выбрать в качестве информационного входа , то на входы и следует подавать лог. «0».

Принцип действия дешифратора иллюстрируется таблицей активизированных выходов (таблица 5).

Таблица 5 – Таблица активизированных выходов ИД7

D14	D12	D11				Выход
0	0	0	0	0	1	0
0	0	1	0	0	1	1
0	1	0	0	0	1	2
0	1	1	0	0	1	3
1	0	0	0	0	1	4
1	0	1	0	0	1	5
1	1	0	0	0	1	6
1	1	1	0	0	1	7
x	x	x	0	x	х	На всех выходах логическая “1”
x	x	x	х	1	х
x	x	x	х	х	0

Так как у автомата 10 состояний, а микросхема ИД7 имеет 3 входа 1-2-4, то используем две таких микросхемы. Чтобы первый дешифратор обрабатывал информацию для десятичных цифр от 0 до 7, надо выполнить условие: . В тоже время работа второго дешифратора заблокирована, на его информационном входе =0.

Когда требуется обработать информацию для десятичных цифр 8 и 9, то, наоборот, работа первого дешифратора должна быть заблокирована , а второй дешифратор воспринимает информацию на входы 1-2-4, . Причем логические уровни, поступающие на входы и , могут быть любыми. Учтем это при построении схемы.

Также для построения схемы потребуются следующие логические элементы из 530 серии:

530ЛА1 - два логических 4-х входовых элемента И-НЕ;

530ЛА2 - логический 8-ми входовой элемент И-НЕ;

530ЛА3 – четыре логических 2-х входовых элемента И-НЕ;

530ЛА4 – три логических 3-х входовых элемента И-НЕ;

530ЛН1 – шесть логических элементов НЕ.

Для подачи входных и выходных сигналов в схеме предусмотрены разъёмы Х₁ и Х₂. В схему также подаются сигналы тактирования триггеров С и сигнал начальной установки (Н.У.). Сигнал С подается на входы всех триггеров, а сигнал начальной установки – на соответствующие вход триггеров, так чтобы при его подаче триггеры устанавливались в начальное состояние .

2.6 Построение схемы автомата. Описание работы на переходе

Проанализировав используемые элементы, схему реализуем в базисе И-НЕ, с этой целью логические функции (1)-(14) следует преобразовать по де Моргану, применив двойное инвертирование:

; (15)

; (16)

; (17)

; (18)

; (19)

; (20)

; (21)

; (22)

; (23)

; (24)

; (25)

; (26)

; (27)

. (28)

По полученным выражения (15)-(28) будем строить схему автомата, учитывая, что все входы МС дешифраторов, триггеров и логических элементов должны быть задействованы. Также будем учитывать, что в логических функциях (15)-(28) есть повторяющие элементы И-НЕ: для ; для ; для ; для .

Принципиальная схема цифрового автомата размещена в приложении А.

Для описания работы цифрового автомата задан переход . Для установки автомата в начальное положение необходимо подать высокий уровень (лог. 1) на шестой контакт разъёма Х₁. Полученный уровень идет на 1й и 3й триггеры (МС 530ТВ10), этот сигнал установит эти триггеры в состояние лог.1(остальные в состоянии лог. 0), в результате этого, (с учетом соединения дешифратора и триггера) на дешифратор поступит комбинация 0101. Тогда на пятом выходе возникает сигнал лог. 0, следовательно, автомат находится в состоянии . На всех остальных выходах дешифратора лог. 1.

Далее лог. 0 с пятого выхода дешифратора поступает на 3 вход МС D6 также на 4 вход МС D11 и на 4 вход МС D10, логический 0 здесь будет являться активным уровнем, поэтому вне зависимости от сигналов на остальных входах этих элементов на их выходе образуется сигнал лог. 1. То есть на выходах 6 МС D6, 6 МС D10 и 8 МС D11 будут лог.1. Полученные логические 1 поступают на первый, второй и третий контакт разъёма X₂, соответственно, получается выходной сигнал . Оставшиеся Y будут иметь сигнал лог. 0, так как на входы элементов будут приходить одни лог 1 и несовместность будет нарушена.

Также лог. 0 с пятого выхода дешифратора поступает на 3 вход D8 это опять активный уровень, значит на 6 выходе D8 образуется лог. 1. Она поступает на вход K₂ третьего триггера, и будет являться для него командой установки лог. 0.

Также лог. 0 с пятого выхода дешифратора поступает на 2 вход D13 это опять активный уровень, значит на 8 выходе D13 образуется лог. 1. Она поступает на вход K₂ первого триггера, и будет являться для него командой установки лог. 0.

Установка данных состояний будет происходить не сразу, а лишь вблизи среза синхроимпульса, который подается с контакта 7 разъема Х1.

Таким же образом описываются формирования остальных сигналов. В результате перехода образуются сигналы , , , , , , которые поступают на соответствующие контакты разъёма Х₂. Также образуются сигналы: на входе третьего триггера; на входе первого триггера, на остальные входы J и K триггеров будут поступать лог 0. После синхроимпульса третий и первый триггер переключатся, и на выходе триггеров образуется кодовая комбинация 0000. Она поступает на входы дешифратора, в результате чего, на его нулевом выходе возникает сигнал лог. 0, следовательно, автомат находится в состоянии . Далее происходят процессы, связанные с переходом автомата из состояния в . Делаем вывод, что автомат работает по алгоритму, приведённому на рисунке 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе выполнен синтез цифрового автомата, реализующего последовательность цифровых кодов и выдачу управляющих сигналов, а также построена его схема. Полученный автомат функционирует по заданному алгоритму, и таблице состояний заполненной по графу. Реализация данного автомата на схеме может быть различная в зависимости от МС.

Основным недостатком таких автоматов со схемной логикой является то, что при необходимости изменения порядка функционирования приходится разрабатывать новую схему. Этого недостатка лишены автоматы, построенные по принципу программируемой логики – в них достаточно заменить содержимое памяти.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Цыбаков Б.В. Системы автоматизации и управления: Методические указания к расчётно-графической работе/ Б.В. Цыбаков. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2002. – 67 с.

2 Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А. Цифровые интегральные микросхемы. Мн.: Беларусь, 1991.- 493 с.

3 Аванесян, Г.Р. Интегральные микросхемы ТТЛ и ТТЛШ: справочник/ Г.Р. Аванесян, В.П. Левшин. – М.: Машиностроение, 1993. – 256 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Электрическая схема цифрового автомата

17