Часть 1 (Всякая всячина полезная)

Оглавление: Уточнение задания.........,................................ Алгоритм функционирования устройства... Составление микропрограммы. Функциональная схемаустройства. Графы переходов Мили и Мура.... Управляющий автомат с программируемой логикой. Построение принципиальной схемы...,....... Список литературы.. Уточнение задания. Для выполнения поставленной задачи необходимо устройство, имеющее один вход и два выхода. На вход подается параллельный 64-разрядный код А(1:64), на выходе устройства сигналы НОМ(1:х) (номера разрядов нулей) и КОМБ(1:х) (количество комбинаций 101).

Примем, что источник входного кода гарантирует правильность выставленной информации во время действия стробирующего импульса СТРОБ, а само устройство подтверждает выдачу кода номера 0 комбинации вида 101 НОМ(1:х) во время действия генерируемого им импульса считывания УСЧИТ1. Устройство подтверждает выдачу кода КОМБ(х:О) генерацией импульса УСЧИТ2.

Выбираем внешнюю синхронизацию. Будем считать, что смена кодов А, НОМ и КОМБ осуществляется по положительному фронту импульсов ГТИ (генератора тактовых импульсов), длительность импульсов СТРОБ, УСЧИТ1 и УСЧИТ2 равна периоду тактовой последовательности и положительные фронты этих импульсов появляются вслед за положительным фронтом импульсов ГТИ. Выходные коды НОМ(1:х) и КОМБ(1:х) — двоично-позиционные коды, численные эквиваленты которых равны номеру О в комбинации вида 101 и количеству этих комбинаций во входном коде А(1:64).

Найдем число этих комбинаций Число разрядов необходимых для представления номера нулей составляет К= ~1ой,63~ =6 М = ~1ой, 31~= 5 где К вЂ” число разрядов нулей, М вЂ” число разрядов количества комбинаций. Следовательно НОМ(1:6) и КОМБ(1:5) Схема устройства: Алгоритм функционирования устройства. Обозначения: РГД(1:641 — регистр данных; СЧН11:б1 — счетчик номера разряда, где находится «О»; СЧК(1:51 — счетчик количества комбинаций вида 101.

Составление микропрограммы на языке операционного описания. Микропрограмма 101; Переменные входные: внутренние: выходные: УСЧИТ2; Признаки: Р1 = 1СТРОБ; Р2 = РГД(1:64) =0; РЗ = 1(РГД(1:3)) =101; '/ Управляющие сигналы: УЗАП, УН1, УН2, УСЧ1, УСЧ2, УСДВ, УСЧИТ1, УСЧИТ2; Процедура А(1:64), СТРОБ; РГД(1:64), СЧК(1:5), СЧН(1:6); НОМ(1:6)=СЧН(1:6), КОМБ(1:5)=СЧК(1:5), УСЧИТ1, М1 если Р1,то М1; УЗП: РГД:= А; УН1: СЧК:= 0; УН2: СЧН:= 0; СЧН:= СЧН + 1; Счнт СЧН+ 1; если Р2, то М4; если РЗ,то МЗ; УСЧИТ1: УСЧ1: СЧК:= СЧК+ 1; МЗ УСДВ: РГД:= РГД(2:64).0; УСЧ2: Счнт СЧН+ 1; идти к М2; М4 УСЧИТ2: конец.

М2 48 Р2 = Ъ'РГД(1) =( РГД(1: 64) ~=! Где УЗАП вЂ” сигнал устройства запоминания; УН1, УН2 — сигналы устройств накопления; УСЧ1, УСЧ2 — сигналы счетных устройств; УСЧИТ1, УСЧИТ2 — сигналы устройств, генерирующих импульсы считывания. Анализ микропрограммы показывает, что сигналы УЗАП, УН1 и УН2 эквивалентны и их можно заменить одним сигналом УЗП: УЗП = УЗАП=УН1 = УН2. Сигналы УСДВ и УСЧ2 также эквивалентны и их можно аналогично заменить одним м УСЧСДВ: УСЧСДВ = УСДВ = УСЧ2.

Эквивалентны также и сигналы УСЧИТ1 и УСЧ1 заменим их одним УСЧК: УСЧИТ1= УСЧК= УСЧ1. Проверку на ноль содержимого регистра можно осуществить с помощью операции ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса): Функциональная схема устройства. Операционный автомат. Функциональная схема операционного автомата представлена ниже: ОА , 'УСЧИТ1 ИТ2 УСЧСДВ УЗП УСЧИТ1 УСЧИТ2 1О Управляющий автомат с жесткой логикой. Управляющий автомат построим с жесткой логикой. Конечный автомат может быть построен и как автомат Мура, и как автомат Мили. Построение графов переходов и выходов управляющего автомата осуществляется на основании граф-схем алгоритмов изображенных ниже.

Автомат Мура Автомат Мили Графы автоматов Мура и Мили: Р2аРЗ ч чс Рзу сдв (Р2аР3у усчк,усчсдв 12 Автомат Мили имеет 2 состояния, а автомат Мура — 5 состояний. Следовательно, автомат Мили проще, схему управляющего автомата с жесткой логикой будем разрабатывать на базе автомата Мили. Управляющий автомат с программируемой логикой, Составим каноническую форму микропрограммы синтезируемого операционного устройства в виде таблицы: ить. Тогда: Формат команды с принудительной адресацией имеет вид: МК УЗП УСЧИТ1 УСЧСДВ УСЧИТ2 ХР1 ХР2 ХРЗ А2 А1 АО Раз яды МК 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Кодовые выражения микропрограммы для УА следующие: С естественной адресацией.

14 ЯЕ1 1 УЗП~ 1 БЕО УЗП УСЧСДВ УСЧСДВ Отсюда: БЕО= УЗП БЕ1 = УЗП+ УСЧСДВ = УЗП 4 УСЧСДВ Для проверки наличия комбинации 101 используются микросхемы К155ЛН1 и К155ЛА4. Счетчик количества комбинаций 101 собирается на 2 микросхемах К155ИЕ7, которые представляют собой 4-х разрядные асинхронные счетчики с последовательным переносом с установкой начального нулевого состояния.

Счетчик номера 1-цы собирается на двух таких же микросхемах, устанавливается начальное состояние счетчика - два. Для работы счетчиков сигналы УСЧИТ1 и УСЧСДВ необходимо стробировать тактовыми импульсами ГИ: УСЧИт1*= 'П(УСЧИт1*т) = 1( УСЧИт1+Ъ) = ~УСЧИт1Д усчсдв*= 11(усчсдв* ) = 1(Ъ~счсдв+Ъ) = Ъ счсдв1Ъ Проверка на ноль проводится с помощью микросхем К155ЛЕЗ, К155ЛИ1, К155ЛА4.

4А(1:64) =((4А(1:4)) ~ (4А(5:8)) ~ (4А(9:12)) ~ (4А(13:16)) ~ (4А(1720)) ~ ( 4А(21:24)) ~ (4А(25:28)) ~ ( 4 А(29:32))) ч' ((4А(33:36)) ~ (4 А(37:40)) ~ (4 А(41:44)) 1 (4А(45:48)) ~ (4А(49:52)) ~ (4 А(53:56)) ~ (1А(57:60)) ~ (4 А(61:64))). Построение принципиальной схемы. Устройство будет построено на элементах серии К155.

Принципиальные схемы устройства приведены ниже. Регистр данных РГД строится на 6 микросхемах 8-разрядных сдвигающих регистров К155ИР13. Управляющие сигналы БЕО и БЕ1 обеспечивают запись кода в регистр фЕО = 1, ЯЕ1 = 1) и сдвиг влево (БЕО = О, ЯЕ1 = 1). В устройстве запись кодов осуществляется под воздействием сигнала УЗП, а сдвиг — УСЧСДВ, поэтому: 13 Ниже приведена функциональная схема УА с принудительной адресацией.

Управляющие сигналы формируются регистром микрокоманды (РМК), в котором микрокоманда переписывается из 113У микрокоманд по адресу, находящемуся в счетчике адреса (СЧА). Регистр РМК тактируется последовательностью ть а счетчик адреса СЧА— последовательностью тт-. т~ йтз = О. начальный адрес микропрограммы, равный 000, устанавливается сигналом СБРОС, и УА ждет прихода сигнала СТРОБ для продолжения работы. Работа УА начинается с записи в регистр адреса начального адреса выбранной микропрограммы Анач (в данном случае Апач=О).

Выполнение текущей микрокоманды вызывает следующую микрокоманду и т.д. до тех пор, пока не будет вьшолнена вся микропрограмма. Сигнал Сброс является внешним сигналом, Р и 1Р формируются внутри УА. Р=4Х(1:3)+1(Х(1:3) егР(1:3))=1(х1+х2+хЗ)+х1хр1+х2еср2+хЗхрЗ= =(х1+х2+хЗ)й1(х1&р1) й1 (х2йр2) Й1(хЗйрЗ) й СБРОС Апач 15 Список литературы. 1,Мельников Б,С, Щеглов А.В. "Методические указания к курсовой работе по дисциплине «вычислительные системы и микропроцессорная техника»." — М.: МАИ, 1991.

2.Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. "Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов." — СПб.: Политехника, 1996. 3 В.Л. Шило. "Популярные цифровые микросхемы." — "Радио и связь", 1987г. 4.Курс лекций. КМ155ЛЕЗ Микросхема представляет собой два логических элемента 4ИЛИ-НЕ со стробированием, Если на входе стробирования присутствует низкий уровень, то вывод соответствующего элемента будет переведен в высокий уровень, независимо от состояния других входов. Если на входе стробирования присутствует высокий уровень, то элемент работает как обычный 4ИЛИ-НЕ. Корпус К155ЛЕЗ типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛЕЗ типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.

6 Условное графическое обозначение Электрические параметры : '1' ,Номинальное напряжение питания ~2 ~ Выходное напряжение низкого уровня , 3, :Выходное напряжение высокого уровня . не более -1,6 мА 1 '4 ! Входной ток низкого уровня ', не более 0,04 мА :, :5 ~ Входной ток высокого уровня ~ не более 1 мА '6 ~Входной пробивной ток ~ не более 19 мА ~ 7 ~ Ток потребления при низком уровне выходного напряжения Г ; 8' ,Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения , :'не более 16 мА Г Г ! 9 ! Потребляемая статическая мощность на один логический элемент , 'не более 45,9 мВт ( ~ 10 ~ Время задержки распространения при включении ~ не более 15 нс ' ,11 ! Время задержки распространения при выключении ~не более 22 нс Зарубежные аналоги аз'7425Х, БЯ7425Л 1 9 ь 5 3 9 10 12 1З 11 1,2,4,5,9,10,12,13 - входы; 3,11 - стробирующие входы; 7 - общий; 14 — напряжение питания; ~5 В +5 % 'не более 0,4 В ~ не менее 2,4 В б Корпус ИМС К1 55ИР13 10 30 10 - выход ЯЗ; 11 - вход синхронизации С; 12 - общий; 13 - вход инверсный "сброс" К; 14 - выход Я4; 15 - вход Р4; 16 - выход Я5; 17 - вход Р5; 18 - выход Яб; 19 - вход Рб; 20 - выход Я7; 21 - вход Р7; 22 - вход последовательного ввода информации при сдвиге влево Р14 23 — вход режимный 81; 24 — напряжение питания; Электрические параметры ::5 В+5 о4 ' 1, :Поминальное напряжение питания ~ 2 ~ Выходное напряжение низкого уровня '', не более 0,4 В 3 ! Выходное напряжение высокого ( уровня ; 'не менее 2,4  — — — -1 ~не менее 0,4 В , не более -1,6 мА ,, 'не более 0,04 мА ! 4 , 'Помехоустойчивость г , :5 ~ Входной ток низкого уровня ! 6 ~ Входной ток высокого уровня ~-18...-57 мА 7 ! Ток короткого замыкания нс более 609 мВт ~ ! 8 ~ Потребляемая мощность ,9 ~Рабочая частота ,.'25 МГц Зарубежные аналоги 81474198 М 11 23 2 3 5 7 Я 13 17 И 31 32 13 К155ИР13 Микросхема представляет собой четырехразрядный универсальный сдвиговый регистр.