Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Мая 2013 в 16:31, курсовая работа
Требуется спроектировать цифровой автомат, формирующий четырехразрядный код на заданном числе тактов. В автомате используются четыре триггера указанного в задании типа. Выходной код считывается с триггеров непосредственно, а также передается на сегментные светодиодные индикаторы для отображения цифровых значений. На автомат подается сигнал синхронизации, задающий смену тактов, и трехразрядный входной сигнал, определяющий один из трех режимов работы автомата: установку начального состояния, приостановку работы, или функционирование со сменой состояний.
Техническое задание………………………………………………………………………………………3
Структура автомата…………………………………………………………………………………..……4
Проектирование КЦУ счетчика…………………………………………………………………………..5
Проектирование кодопреобразователя…………………………………………………………………10
Проектирование входного комбинационного устройства………………………….…………………15
Схема спроектированного автомата……………………..……………………………………………...17
Заключение………………………………………………………………………………………………..18
Список используемой литературы………………………………………………………………....……18
Санкт-Петербургский
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,
кафедра ЦВТИ.
Курсовая работа
По дисциплине:
«Схемотехника цифровых устройств»
“Проектирование цифрового автомата”
Выполнил:
Проверил: проф. Бутыльский Ю.Т.
Санкт-Петербург
2012 год
ОГЛАВЛЕНИЕ
Техническое задание
Вариант №1
Постановка задачи:
Требуется спроектировать цифровой автомат, формирующий четырехразрядный код на заданном числе тактов. В автомате используются четыре триггера указанного в задании типа. Выходной код считывается с триггеров непосредственно, а также передается на сегментные светодиодные индикаторы для отображения цифровых значений. На автомат подается сигнал синхронизации, задающий смену тактов, и трехразрядный входной сигнал, определяющий один из трех режимов работы автомата: установку начального состояния, приостановку работы, или функционирование со сменой состояний.
Вариант задания №18
|
Десятичные значения последовательности состояний счетчика |
Тип триггера |
Десятичные значения входных сигналов, определяющих режим работы автомата | ||
Установка начального состояния |
Приостановка работы |
Смена состояний | ||
13,12,11,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0, |
D |
0,5,7 |
1,2,4 |
3,6 |
Структура автомата
Автомат представляет собой пересчетное устройство, состоящее из четырех D-триггеров. Количество триггеров выбрано по максимальному значению пересчета 15, в двоичной системе счисления 1111, то есть четырехразрядное двоичное число.
На функциональных схемах D-триггер обозначается:
Где:
D – информационный вход
С – вход сигнала синхронизации
PRN – вход установки в 1
CLRN – вход установки в 0
Q – выход
Таблица переключений D-триггера:
C |
Qn |
D |
Qn+1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Проектирование КЦУ счетчика
Заданы десятичные значения последовательности состояний, формирующихся на выходах пересчетного устройства:
13, 12, 11, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 15, 14
Таблица переключений устройства:
Состояния выходов до переключения |
Состояния выходов после переключения |
Состояния входного сигнала D | ||||||||||
№ |
Q4n |
Q3n |
Q2n |
Q1n |
Q4n+1 |
Q3n+1 |
Q2n+1 |
Q1n+1 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
|
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
С помощью карт Карно составляем функции состояния входов D4 , D3 , D2 , D1 :
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
1 |
0 |
0 |
1 |
01 |
1 |
0 |
0 |
1 |
11 |
1 |
0 |
0 |
1 |
10 |
1 |
0 |
1 |
Ф |
D1 = nQ1 V Q4nQ3Q2
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
1 |
0 |
1 |
0 |
01 |
1 |
0 |
1 |
0 |
11 |
1 |
0 |
1 |
0 |
10 |
1 |
0 |
0 |
Ф |
D2= nQ2nQ1 V nQ4Q2Q1 V Q3Q2Q1
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
1 |
0 |
0 |
0 |
01 |
0 |
1 |
1 |
1 |
11 |
0 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
0 |
0 |
Ф |
D3 = Q1Q3 V Q2Q3 V nQ2 nQ1nQ3
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
1 |
0 |
0 |
0 |
01 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
0 |
1 |
1 |
Ф |
D4 = Q4Q3 V Q4 nQ3 Q1 V nQ4 nQ3 nQ2 nQ1
Общая схема синтеза КЦУ счетчика и временные диаграммы
3)Конечная схема
4) Временные диаграммы пересчетного устройства
Модуль пересчетного устройства
Проектирование кодопреобразователя
По заданию требуется синтезировать кодопреобразователь, отражающий состояния выходов счетчика в десятичном виде. Первый индикатор отражает десятки числа, второй - единицы.
А
F B F1 B1
G
E C E1 C1
D
десятки единицы
Таблица истинности кодопреобразователя:
№ |
Q4 |
Q3 |
Q2 |
Q1 |
А |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
A1 |
B1 |
C1 |
D1 |
E1 |
F1 |
G1 |
|
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
01 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
02 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
03 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
04 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
05 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
06 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
07 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
08 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
09 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
10 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
Ф |
11 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
12 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
13 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
14 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
Составляем карты Карно для каждого сегмента A…GA1…G1, учитывая, что 10 – безразличное состояние:
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
01 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
0 |
0 |
1 |
Ф |
A=D=E=F=Q2Q4VQ4Q3
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
01 |
0 |
0 |
0 |
0 |
11 |
0 |
0 |
0 |
0 |
10 |
0 |
0 |
0 |
Ф |
B=С=0
Q2Q1 Q4Q3 |
00 |
01 |
11 |
10 |
00 |
1 |
1 |
1 |
1 |
01 |
1 |
1 |
1 |
1 |
11 |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
1 |
1 |
1 |
Ф |