Структурна схема пристрою управління цифрового автомата
При проектуванні пристрою управління може бути використаний принцип схемою (жорсткій) або програмованої логіки.
Т.к. проектований пристрій призначений для вирішення вузької спеціалізованої задачі і об'їм виконуваних команд малий доцільно застосувати принцип схемної логіки.
Рисунок 1 – Структурна схема пристрою управління
Структурна схема, зображена на малюнку 1 пояснює принцип побудови цифрового автомата за принципом жорсткої логіки.
Стан цифрового автомата зберігається в перебігу такту. Тому управляючий пристрій повинен мати в своєму складі елементи запам'ятовують пристроїв, представлених у вигляді паралельного регістра стану (рисунок 1). Код мікрокоманди характеризуючий стан цифрового автомата в перебігу одного такту зберігається в пристрої, що запам'ятовує. Як пристрою, що запам'ятовує, використовується паралельний регістр. Код першої команди записується в регістр автоматично під час запуску автомата, а перехід до наступних команд здійснюється за допомогою сигналів зворотного зв'язку. Сигнали зворотного зв'язку формуються за допомогою дешифратора команд (дешифратор стану ТАК — рисунок 1).
1.2 Розробка дешифратора станів
Запишемо коди стану пристрою управління і переведемо їх в двійковий код.
NMK1=910= 10012
NMK2=1110=10112
NMK3=1310=11012
NMK4=1510=11112
MK1=108;
MK2=109;
MK3=119;
MK4=219.
Вхідними сигналами для дешифраторів є прямий або інверсний вихід тригерів регістра (залежно від того, на якому з них в даному стані повинен з'явитися сигнал логічної «1»). Слід зазначити, що в кодах змінюються 4 розряди, відповідності зі своїми 4-ма розрядами кодів станів дешифратори реалізують следуючі логічні функції:
DC1 = 
DC2 =
DC3 =
DC4 =
Таблиця 1 — Таблиця переходів
| № стану | Код стану | Прехід | Адреса подачі сигналів зворотнього зв’язку | |
| DEC | BIN | |||
| 0 ®9 | Вх: S0 S3 | |||
| 9®11 | DC1: J1 | |||
| 11®13 | DC2: J2, K1 | |||
| 13®15 | DC3: K2 | |||
| 15 ®0 | DC4: R1 |
По даній таблиці складаємо схему подачі сигналів зворотного зв'язку.
1.3 Розробка шифратора
Управляючі сигнали формуються комбінаційним пристроєм (перетворювач n - разрядного коду МК в m - разрядный код).
Складаємо таблицю роботи шифратора. В якості вхідних сигналів використовуються виходи розрядів регістра станів Q0 – Q4, вихідними є сигнали на вихідних шинах (Y1 – У7).
Таким чином, отримано табличне значення логічних функцій У0 - У7. Для їх реалізації представимо функції у алгебраїчній формі і по можливості мінімізуємо їх за допомогою карт Карно.
Таблиця 2 - таблиця роботи шифратора
| Код стану регистру | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 | Код управл. сигналом | Y7 | Y6 | Y5 | Y4 | Y3 | Y2 | Y1 | Y0 |
Прості функції:
Y =
Y =
Y =
Y =
Мінімізуємо складні функції.
| ~ | ~ | ~ | ||
| ~ | ~ | ~ | ~ | |
| ~ | ~ | |||
| ~ | ~ |
Y5 = 
| ~ | ~ | ~ | ||
| ~ | ~ | ~ | ~ | |
| ~ | ~ | |||
| ~ | ~ |
Y3 = 
| ~ | ~ | ~ | ||
| ~ | ~ | ~ | ~ | |
| ~ | ~ | |||
| ~ | ~ |
Y2 =
| ~ | ~ | ~ | ||
| ~ | ~ | ~ | ~ | |
| ~ | ~ | |||
| ~ | ~ |
Y1 = 
| ~ | ~ | ~ | ||
| ~ | ~ | ~ | ~ | |
| ~ | ~ | |||
| ~ | ~ |
Y5 = 
По отриманих виразах будується схема шифратора на елементах І-НЕ, відповідно до завдання.
1.4 Розрахунок генератора тактових імпульсів
Рисунок 2 – Схема генератора імпульсів на кварцовому резонаторі
1.5 Вибір елементної бази і складання функціональної схеми
R1C2R2- образують коло зворотнього зв’язку по постійному струмі та виконують роботу в режимі м’якого самовозбуждения.C1-дозволяє підстроювати в невеликих пределах частоту генератора.Сд та Rд – перешкоджають самовозбуждение генератора на частотах більших ніж резонансна частота кварцового резонатора.
R1 та R2 не повинні перевищувати велечину,обєспєчівающую роботу першого елемента в лінійному режимі.
Un1=1.5 B
U03=0.3 B
I0BX1=1.6 mB
R1+R2=750 B
R1 = R2 = 330 Ом
C2>>T/R де Т період повторення імпульсів
Т=Р+Г=2+1=3мкс
Задоємося С2=10 нФ тоді:
10*10-9=(3*10-6)/R
Звідки R=(3*10-6)/(10*10-9)=300 Ом
Вибір елементної бази і складання функціональної схеми
Наведена схема в графічній частині курсового проекту побудована на елементах І-НЕ, відповідно до завдання.
Таблица – Элементы схемы графической части
| Наименование | Количество |
| JKC - тригер | |
| Чотирьохвходовий | |
| Двохвходовий |
До складу управляючого пристрою входить генератор тактових імпульсів і дешифратори станів, що забезпечують послідовне виконання всіх мікрокоманд.
Стан пристрою управління (код мікрокоманди) фіксується і зберігається в 5-х розрядному паралельному регістрі, побудованому на JК-трігерах. Для перекладу трігера в новий стан використовуються інформаційні входи. Інформаційний вхід Jслужить для перекладу трігера в стан «1» (`Q = 0, Q = 1), вхід K - для установки трігера в «0» (Q = 0,`Q = 1). Спрацьовування трігера, за наявності сигналів на входах J і K відбувається тільки при подачі синхронізуючого імпульсу на вхід С. Асинхронні входи R і S є настановними, тобто використовуються для однократної установки трігера в початковий стан «1» (по входу S) або скидання в «О» (по входу R). Установка проводиться в будь-які моменти часу.
Початковий стан регістра визначається кодом першої мікрокоманди і фіксується шляхом установки в «1» або в «0» відповідних розрядів регістра. При цьому на виході дешифратора першого стану DС1 формується сигнал зворотного зв'язку для перекладу регістра в наступний стан, відповідний другій мікрокоманді (МК2). Сигнал з виходу DС1 подається на інформаційні входи K і J трігерів відповідно, помінявши їх стани. Перехід регістра в новий стан відбувається з приходом чергового синхроімпульса. Після чого формується сигнал на виході дешифратора DС2 і т.д. Сигнал з виходу дешифратора DС4 скидає всі трігери в стан «0» по входах K.
|
Висновки:
Курсова робота приведена і розрахована вище складається з 2-х частин. Перша частина присвячена розробці цифрового автомата або пристрою управління. Друга частина присвячена програмуванню мікропроцесора на мові асемблера.
Проведена робота допомогла з'ясувати матеріал по курсу «Основи цифрової і мікропроцесорної техніки». Крім того, другу частину курсового проекту вдалося здійснити практично на установці «Мікролаб».
При рішенні задач курсового проекту, а також при оформленні його використовувалися програма Microsoft Word, яка використовувалася для оформлення текстової частини курсової роботи.
Нормативно-технічна література та документація
| Номер документа і рік видання | Назва документа |
| ГОСТ 2.743 - 72 | ЕСКД. Обозначения условные графические в интегральных микросхемах |
| ГОСТ 2.104 – 68 | ЕСКД. Основные надписи |
| ГОСТ 2.105 – 79 | ЕСКД. Общие требования к текстовым документам |
| ГОСТ 2.109 – 73 | ЕСКД. Основные требования к чертежам |
| ГОСТ 2.702 – 75 | ЕСКД. Обозначения условные и графические схемы |
| ДСТУ 2397-94 | Мікропроцесори.Терміни та визначення. |
|
Список літератури
1. Гонтаренко Г.М., Крыжановская Н.Г. Формирование и измерение сигналов в импульсной технике. - М.:Изд-во Стандартов, 1992.
2. Гонтаренко Г.М., Крыжановская Н.Г. Основы цифровой и микропроцессорной техники. Конспект лекций. Часть 1. - Одесса: РИО, Колледж, 1993.
3. Гонтаренко Г.М., Крыжановская Н.Г. Основы цифровой и микропроцессорной техники. Конспект лекций. Часть 2. - Одесса: РИО, Колледж, 1993.
4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990.
