kurs2 (709075), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Далее необходимо разработать схему шифратора. На его вход подаются сигналы с выходов регистра Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, а на выходах формируются десятиразрядные кодовые управляющие последовательности.

Значения выходных сигналов определяются по формулам, заданной преподавателем. Формула имеет следующий вид:

УКП1=N_ж+600,

УКП2= УКП1+1,

УКП3= УКП2+10,

УКП4= УКП3+100,

где УКП1, УКП2, УКП3, УКП4 — выходные кодовые последовательности. Определим их значения (как было указано выше, N_ж=21):

УКП1=21+600=621D=1001101101B,

УКП2= 621+1=622D=1001101110B,

УКП3= 622+10=632D=1001111000B,

УКП4= 632+100=732D=1011011100B.

Составляем таблицу работы шифратора:

Таким образом, получение табличное задание логических функций Y₁₀...Y₁. Для их реализации их можно представить в алгебраической форме и, по возможности минимизировать с помощью диаграмм Вейча.

Однако, после детального рассмотрения таблицы можно прийти к выводу, что некоторые из функций являются весьма простыми и не требуют дальнейшей минимизации. Так, видно, что состояние выходного сигнала Y₁₀ соответствует состоянию входных сигналов X₁, X₄ и X₆. Примем Y₁₀=X₁. Далее, видно, что выходной сигнал Y₉ не меняется на протяжении всех тактов и имеет значение L0, тогда Y₉=0. Сигнал Y₇ всегда равен сигналу Y₁₀: Y₇= Y₁₀. Из сопоставления сигналов Y₈ и Y₆ видно, что Y₆=Y₈ и Y₆=0 в случае сброса устройства, тогда: Y₆=Y₈X₁. Также можно утверждать, что Y₅=X₃.

Переключательные функции же для сигналов Y₁, Y₂, Y₃, Y₄ и Y₈ необходимо минимизировать при помощи карт Карно. Для этого необходимо составить карту Карно размером 88 ячеек, поскольку значения выходных сигналов зависят от 6-ти переменных, то X₃X₂X₁ откладывают по столбцам, а X₆X₅X₄ — по строкам.

Строим карту Карно для переменной Y₁:

	011	010	000	001	101	100	110	111
011	x	x	x	x	x	x	x	x
010	x	x	x	x	x	x	x	x
000	x	x	0	x	x	x	x	x
001	x	x	x	x	x	x	x	x
101	0	x	x	1	0	x	x	0
100	x	x	x	x	x	x	x	x
110	x	x	x	x	x	x	x	x
111	x	x	x	x	x	x	x	x

K₁=X₃X₂ X₁;

Y₁= K₁=X₃X₂ X₁.

Строим карту Карно для сигнала Y₂:

	011	010	000	001	101	100	110	111
011	x	x	x	x	x	x	x	x
010	x	x	x	x	x	x	x	x
000	x	x	0	x	x	x	x	x
001	x	x	x	x	x	x	x	x
101	1	x	x	0	0	x	x	0
100	x	x	x	x	x	x	x	x
110	x	x	x	x	x	x	x	x
111	x	x	x	x	x	x	x	x

K₁=X₃ X₂;

Y₂= K₁=X₃X₂.

С троим карту Карно для сигнала Y₃:

	011	010	000	001	101	100	110	111
011	x	x	x	x	x	x	x	x
010	x	x	x	x	x	x	x	x
000	x	x	0	x	x	x	x	x
001	x	x	x	x	x	x	x	x
101	1	x	x	1	0	x	x	1
100	x	x	x	x	x	x	x	x
110	x	x	x	x	x	x	x	x
111	x	x	x	x	x	x	x	x

K₁= X₂;

K₂=X₃X2 X₁;

Y₃ = K₁+ K₂= X₂+X₃X2 X₁.

Строим карту Карно для переменной Y₈ и минимизируем её:

	011	010	000	001	101	100	110	111
011	x	x	x	x	x	x	x	x
010	x	x	x	x	x	x	x	x
000	x	x	0	x	x	x	x	x
001	x	x	x	x	x	x	x	x
101	0	x	x	0	0	x	x	1
100	x	x	x	x	x	x	x	x
110	x	x	x	x	x	x	x	x
111	x	x	x	x	x	x	x	x

K₁= X₃ X₂;

Y₁= K₁= X₃ X₂.

Следует отметить, функции Y₁ и Y₃ имеют общий минтермX₃X₂ X₁, поэтому Y₃ можно выразить как Y₃= X₂+ Y₁.

Т
аким образом получены следующие логические функции всех выходных сигналов шифратора, имеющие вид:

Т
еперь, по полученным логическим функциям можно построить шифратор.

3. 3. Разработка принципиальной схемы устройства.

После построения функциональной схемы устройства необходимо реализовать его на стандартных элементах, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью.

Для разработки принципиальной схемы необходимо использовать стандартные промышленные микросхемы, такие как: JK-триггеры с инверсными асинхронными входами, а также простейшие логические микросхемы, содержащие элементы, реализующие основные функции булевой алгебры: логические элементы И, ИЛИ, а также элемент ИЛИ-НЕ, реализующий функцию Пирса и инверторы. Для индикации состояний устройства применены светодиоды и семисегментный светодиодный индикатор. В качестве средств управления УУ применяются микропереключатели и микрокнопки. В связи с многообразием различных серий стандартных микросхем, в составе которых содержатся вышеуказанные необходимые микросхемы, отличающихся по своим техническим характеристикам, и технологии изготовления при неизменности своих функциональных возможностей, более подробно осветим вопрос выбора и обоснования элементной базы.

3. 4. Подбор элементной базы.

При выборе микросхем для реализации принципиальной схемы разработанного устройства был проведен анализ параметров микросхем различных серий и структур, выпускаемой отечественной промышленностью.

На сегодняшний день выпускается множество серий цифровых микросхем, основным различием которых является тип применяемой логики. Вообще различают такие основные технологии: резисторно-связная логика (РСЛ), эмиттерно-связная логика (ЭСЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) и др.

В результате проведенного анализа было принято решение о целесообразности применения в данном устройстве микросхем технологии ТТЛ, поскольку функциональный набор микросхем данной структуры содержит все необходимые элементы для разработанной схемы. Ещё одно достоинство этой структуры состоит в том, что напряжение питания для всех серий микросхем ТТЛ одинаково, что упрощает решение вопроса питания всего устройства.

Следующим этапом подбора элементной базы являлся анализ непосредственно серий микросхем ТТЛ по их основным параметрам. В нижеследующей таблице приведены характеристики основных параметров микросхем различных серий:

Параметры	Серии
	К134	К155	К531*	К555*
Напряжения питания, В	5	5	5	5
Время задержки распространения сигнала, нс	33	10	3	10
Потребляемая мощность, мВт	1	10	20	2
Емкость нагрузки, пФ	50	15	15	15
Энергия переключения, пДж	33	100	60	20
Нагрузочная способность,	10	10	10	20

После проведенного анализа было принято решение о применении для разработанного устройства микросхем серии К555. Такое решение основано на наибольшей нагрузочной способности, наименьшей энергии переключения и малой потребляемой мощности, что делает применение этой серии по сравнению с аналогами серий К134, К155 и К531 наиболее экономичным.

Характеристики

Список файлов реферата