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

Текст из файла

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ

ТЕХНИКИ

Методические указания к выполнению домашних

заданий по курсу электротехники и электроники

Москва

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2002

УДК 681.321

ББК 32.973.2

П79

Рецензент И.И. Плаксш

Проектирование узлов цифровой электронной техники:

П79 Методические указания к выполнению домашних заданий по курсу электротехники и электроники /И.А. Ломов, В.Н. Ата­манов, А.Б. Красовский и др. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 48 с.: ил.

ISBN 5-7038-2062-6

Приведены варианты домашних заданий по проектированию комбина­ционного и последователъностного устройств цифровой электроники, а так­же по проектированию микропроцессорной системы. Представлены правила проектирования, справочные материалы и примеры выполнения заданий.

Для студентов механико-технологических специальностей.

Табл. 3. Ил. 21. Библиогр. 8 назв.

УДК 681.321

ББК 32.973.2

Игорь Александрович Ломов

Валерий Николаевич Атаманов

Александр Борисович Красовский

Анатолий Владимирович Лукашев

Виктор Семенович Семенов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Редактор О.М. Королева

Корректор И.Е. Мелентьева

Подписано в печать 5.06.02. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печ. л. 3,0.

Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,65. Тираж 1000 экз. Изд. № 61. Заказ 180т

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.

107005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

ISBN 5-7038-2062-6. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим средством построения автоматов, управляющих различными техническими и технологическими процессами, яв­ляется электронная техника. Большими возможностями обладает цифровая электронная техника, оперирующая с представлением информации в виде цифровых электрических сигналов.

Основу элементной базы современной цифровой электронной техники составляют интегральные микросхемы (ИС) — типовые узлы, обладающие определенными функциональными свойства­ми. Такая элементная база определяет подход к разработке элект­ронных устройств, как к совокупности отдельных функциональ­ных узлов.

Рассматриваемые в домашних заданиях комбинационное и последовательностное устройства на ИС малой и средней степени интеграции, а также микропроцессорная система являются основ­ными типами объединения микросхем, отвечающих функцио­нальным потребностям автоматов управления процессами.

Цель выполнения домашних заданий — ознакомление на прак­тике с проектированием типовых устройств цифровой электрон­ной техники. В работе представлены данные из каталогов для цифровых микросхем, приведены правила выполнения работ по проектированию и основные требования к оформлению конст­рукторской документации.

Третье домашнее задание заключается в проектировании мик­ропроцессорной системы в программной ее части. Система долж­на обладать функциональными свойствами, заданными в первом и втором заданиях.

1. ЗАДАНИЯ

Задание 1. Спроектировать комбинационное устройство цифровой электронной техники для автомата управления техно­логической операцией.

На вход устройства поступают однозарядные сигналы A3, X2, XI от датчиков. На выходе устройства формируется сигнал Р, ис­пользуемый для управления некоторым исполнительным меха­низмом. Значение Р =1 соответствует сочетаниям входных сигна­лов Х3, X2, XI, десятичные коды которых указаны в приложении (таблицы вариантов заданий). Для остальных сочетаний Р = 0.

При выполнении задания необходимо:

1. Изобразить проектируемое устройство как функциональный блок, указать входные и выходные сигналы. Составить таблицу истинности связи сигналов. Записать соответствующее логическое уравнение в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ).

1. Минимизировать логическое уравнение. Рассчитать по это­му уравнению значение Р для всех сочетаний входных сигналов. Изобразить логическую схему проектируемого устройства.

2. Перевести минимизированное уравнение в базис И—НЕ. На основе этого уравнения построить схему электрическую принци­пиальную.

3. Определить быстродействие проектируемого устройства.

4. Разработать печатную плату и выполнить ее чертеж.

Задание 2. Спроектировать последовательностное устрой­ство цифровой электронной техники для автомата управления технологическим процессом.

Последовательностное устройство — счетчик с произвольным порядком счета. На его вход сначала подается сигнал начальной установки НУ, затем импульсы С, переводящие счетчик в после­дующие состояния. Выходными сигналами устройства являются Q3, Q2 и Q1. Их значения определяют положение (включенное и отключенное) трех органов производственного автомата на каж­дом такте выполнения технологической операции.

Последовательность сочетаний сигналов Q3, Q2, QI как деся­тичных кодов задана в таблицах вариантов заданий. Первое соче­тание должно устанавливаться после сигнала начальной установ­ки.

При выполнении задания необходимо:

1. Изобразить проектируемое устройство как функциональный блок, указать входные и выходные сигналы. Составить таблицу со­стояний проектируемого устройства, в которой будут представле­ны входные и выходные сигналы. Обосновать количество необходимых для построения триггеров JK или D, как указано в таблицах вариантов заданий.

2. Выполнить проектирование, для чего построить таблицу пе­реходов счетчика и таблицу управляющих сигналов триггеров. Осуществить минимизацию для построения комбинационных схем управления триггерами.

3. Записать уравнения функционирования счетчика.

4. Рассчитать по уравнениям и представить в таблице значения входных и выходных сигналив триггеров после сигнала начальной установки и всех заданных импульсов перехода к последующим состояниям. Построить соответствующие графики.

5. Изготовить комплект конструкторской документации на проектируемое устройство как на сборочную единицу: специфи­кация, сборочный чертеж, схема электрическая принципиальная, чертеж платы.

Задание 3.Спроектировать микропроцессорную систему, реализующую функциональные свойства комбинационного и последовательностного устройств, согласно заданиям 1 и 2.

Программу выполнения команд микропроцессором построить по следующему алгоритму. Сигнал НУ принять в качестве сигнала начала выполнения программы. При начальной инициализации в микропроцессорной системе подать на выход исходный сигнал — слово Q. Далее в бесконечном цикле опрашивать входные сигналы X, компиляцией минимизированного логического уравнения вы­рабатывать сигнал Р и подать его на выход.

Прием сигнала С (см. задание 2) осуществить как прием запро­са на прерывание. Если сигнал С установлен, то интерпретацией выдать очередное сочетание сигналов Q по таблице состояний. После выполнения последнего сочетания Q остановить микро­процессор.

При выполнении задания необходимо:

1. Изобразить условное обозначение микропроцессорной сис­темы как функционального блока, распределив сигналы НУ, С, X. Р и Q по входам в микропроцессор и портам ввода-вывода. Соста­вить таблицу истинности связи Р(Х) и таблицу состояний сигна­лов Q.

Указать необходимую для выполнения задания конфигурацию микропроцессорной системы: какие БИС должны в нее входить.

Записать распределение каналов А, Б и С БИС КР580ВВ55 как портов для ввода или вывода. Указать используемые биты для сиг­налов X, Р, Q.

Записать распределение адресов в микропроцессорной систе­ме для постоянной и оперативной памяти.

Объявить дно стековой области памяти. Указать регистр мик­ропроцессора, в котором будет осуществляться счет состояний выходных сигналов Q.

Все эти принятые решения отразить в алгоритме при инициа­лизации микропроцессорной системы.

2. Составить алгоритм команд микропроцессора для выполне­ния заданного исходного алгоритма.

3. Записать программу на языке ассемблера. Выполнить ее трансляцию в коды команд.

1. Рассчитать быстродействие выработки сигнала Р(Х) и выда­чи сигналов Q после приема запроса на прерывание.

2. Начертить схему электрическую принципиальную микро­процессорной системы.

3. Составить таблицу кодирования ППЗУ. Указать объем программы в байтах.

2. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Электрические схемы (их несколько видов) определены ГОСТ 2.701—84. Схема электрическая принципиальная включает в себя все применяемые в рассматриваемом устройстве электричес­кие элементы и линии связи между ними. Правила ее выполнения описаны в ГОСТ 2.702-75. Электрические схемы для устройства цифровой электронной техники, кроме того, представлены в ГОСТ 2.751-73.

Выполнение схемы электрической принципиальной завершает этап электротехнического проектирования и служит основой для составления конструкторской документации на проектируемое изделие.

В электрической схеме применяемые изделия указывают в ус­ловных графических обозначениях (УГО). Если они для включен­ного и отключенного состояний различны, то в схеме их указыва­ют для отключенного состояния. Условные графические обозна­чения элементов и их размеры определены стандартами ЕСКД; УГО изделий цифровой электронной техники — ГОСТ 2.743—82. Некоторые из них приведены в табл. 1.

Таблица 1

Условные графические изображения

Допускается все обозначения пропорционально уменьшать или увеличивать, поворачивать на угол 90° или изображать зер­кально повернутым по отношению к изображению, приведенному в стандарте.

Всем элементам схемы присваивают позиционные обозначе­ния по ГОСТ 2.710—81. Например, R — резистор, С — конденсатор, S— ключ, X— разъем, V— полупроводниковый прибор, DA — мик­росхема аналоговая, DD — микросхема цифровая, логическая. По­зиционное обозначение указывает на вид элемента и содержит его порядковый номер в схеме, например DD5.

Порядковые номера присваивают, начиная с единицы, после­довательно для элементов преимущественно слева направо и сверху вниз. Позиционные обозначения проставляют на схеме около условного обозначения элемента над ним или с правой сто­роны.

Линии связи между элементами должны состоять, как прави­ло, из горизонтальных и вертикальных отрезков с расстоянием между ними не менее 3 мм. Количество изломов и пересечений должно быть минимальным. Рекомендуемая толщина линий связи и графических обозначений составляет 0,3 — 0,4 мм.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги