Методичні вказівки до виконання роботи

 

1. Для подачі живлення +5В на монтажну плату необхідно провідниками з’єднати будь-які виводи на ПЛІС, що позначені GND (земля) та V_CC (+5В) із відповідними контактами «-» та «+» на монтажній платі.

 

2. Всі вхідні сигнали необхідно «підтягнути» на контакт GND, як показано на рис. 4.26.

 

3. Двигуни М1 та М2 споживають більший струм, ніж на виході ПЛІС, тому їх необхідно підключати до виходів через мікросхему ULN2003N. Підключення мікросхеми та двигунів зображено на рис. 4.27. Де а, b – керуючі сигнали з виходів ПЛІС на включення двигунів М1 та М2. Двигуни мають два виводи один з яких підключається на землю, а другий на вихід мікросхеми ULN2003N.

Рисунок 4.27 – Приклад підключення мікросхеми ULN2003N

 

Приклад 1. Скласти схему керування, яка буде забезпечувати роботу механізму, принцип роботи якого описано нижче. Під час роботи поздовжньо-стругального верстата його стіл періодично переходить з крайнього лівого в крайнє праве положення. Переміщення стола обмежується кінцевими вимикачами SQ1 (ліворуч) і SQ2 (праворуч). Рух починається після натиснення кнопки “Пуск” (рух праворуч). Робоча зупинка здійснюється кнопкою “Стоп 1”. Після натиснення цієї кнопки стіл, перед тим як зупинитися, повинен дістатися крайнього лівого положення. Аварійна зупинка здійснюється кнопкою “Стоп 2” (стіл зупиняється у будь-якому положенні).

Вводимо такі позначення: Х – сигнал на рух праворуч, Y – сигнал на рух ліворуч, a–“Пуск”, b–“Стоп 1”, c – “Стоп 2”.Графоперехід за умовами роботи схеми представлений на рис. 4.25.

Рисунок 4.26 – Графоперехід за умовами роботи схеми

Рівняння для встановлення тригерів:

Рівняння для скидання тригерів:

Рівняння для вихідних змінних:

За допомогою САПР за рівняннями зберемо схему та виконаємо адресацію універсальних входів/виходів (рис. 4.27) відповідно до схеми підключень (рис. 4.7).

 

Далі проведемо часову симуляцію, змоделювавши нормальну роботу схеми.

Задавши вектор часових діаграм отримаємо:

Рисунок 4.28 – Часова симуляція роботи схеми

Приклад 2. Виконати синтез методом циклограм за умовою роботи схеми заданими у вигляді циклограми, що зображена нижче.

Рисунок 4.29 – Циклограма, що описує роботу схеми

Для вирішення циклограми необхідно ввести дві проміжні змінні. Р1для забезпечення умови не спрацювання на всьому вмикаючому періоді, та Р2 для запобігання впливу самоблокування першого періоду роботи Х на другий.

Рівняння для проміжних змінних отримані з циклограми:

Рівняння для вихідних змінних отримані з циклограми:

За допомогою САПР за рівняннями зберемо схему та виконаємо адресацію універсальних входів/виходів (рис. 4.30) відповідно до схеми підключень (рис. 4.7).

Рисунок 4.30 – Схема зібрана за рівняннями отриманими вище

Далі проведемо часову симуляцію, змоделювавши нормальну роботу схеми.

 

Рисунок 4.31 – Часова симуляція роботи схеми

Приклад 3. Виконати синтез схеми, що генерує послідовність двійкових чисел: 0,3,5,6,6,5,3,0,3…при надходженні на вхід послідовності прямокутних імпульсів.

Хоча найбільше число в послідовності три розрядне і в такому випадку достатньо було б трьох тригерів, числа в заданій послідовності повторюються, тому забезпечення однозначності роботи схеми необхідно взяти ще один тригер, так щоб для одного з чисел послідовності, що повторюються цей тригер набував значення 0, а для іншого – 1 (С – синхронізуючий імпульс).

Побудуємо таблицю для вихідних станів і станів переходу.

Рисунок 4.32 – Таблиця для вихідних станів і станів переходу з урахуванням додаткового тригера

Побудуємо карти Карно для вхідних сигналів Jі К тригерів Р1, Р2, Р3, Р4 та С=1.

 

Рисунок 4.33 – Карти Карно для першого і другого тригерів

Рисунок 4.34– Карти Карно для третього і четвертого тригерів

Рівняння для встановлення тригерів:

Рівняння для встановлення тригерів:

За допомогою САПР за рівняннями зберемо схему та виконаємо адресацію універсальних входів/виходів (рис. 4.36) відповідно до схеми підключень (рис. 4.7).

Далі проведемо часову симуляцію, змоделювавши нормальну роботу схеми.

Рисунок 4.35 – Часова симуляція роботи схеми

 

 

Зміст звіту

Звіт з виконання лабораторної роботи робить кожен студент окремо за своїм варіантом. Він повинен містити наступні складові:

1) титульний аркуш із зазначенням назви дисципліни та лабораторної роботи (див. Додаток А);

2) мету роботи, програму роботи та умови роботи схем, відповідно до свого варіанту;

3) логічний синтез схем;

4) логічні вирази для вихідних та проміжних змінних, що отримані в результаті синтезу;

5) схема на мові Block Diagram у середовищі QUARTUS II з підписами викладача;

6) вибір виводів ПЛІС для вхідних та вихідних змінних;

7) часова симуляція роботи схеми;

8) Висновки по лабораторній роботі.