Главная | Обратная связь

Пояснительная записка к домашней контрольной работе

Контрольная работа состоит в разработке устройства формирования управляющих сигналов с «жесткой» логикой работы.

Устройство должно содержать генератор тактовых сигналов, рассчитанный на заданную частоту импульсов. Формирователь управляющих сигналов, включающий в себя двоичный счётчик с определённым модулем счёта и логическую схему, формирующий за восемь тактов работы генератора три управляющих сигнала с заданными временными диаграммами. Устройство должно работать циклически, последовательно повторяя заданные рабочие такты.

Необходимо также предусмотреть начальную установку устройства про запуске, чтобы, после подачи питающего напряжения на микросхемы и элементы устройства, выработка управляющих сигналов начиналась с первого рабочего такта.

1. Структурная схема устройства

2. Временные диаграммы тактовых сигналов

3. Процедура минимизации логических функций

3.1. По временным диаграммам составим таблицу истинности реализуемых функций

3.2. СДНФ ( Совершенная дизъюнктивная нормальная форма) реализуемых функций.

Для того, чтобы получить СДНФ функции, из таблицы истинности. В ячейке реализуемой функции отмечаются лишь те комбинации, которые приводят логическое выражение в состояние единицы. Далее рассматриваются значения переменных при которых функция равна 1. Если значение переменной равно 0, то она записывается с инверсией. Если значение переменной равно 1, то без инверсии.

Y₄= ٧ ٧ ٧ ٧Q₃ ٧Q₃ ٧Q₃ ٧Q₃ ٧Q₃Q₂ ٧Q₃Q₂Q₁C٧

Y₆= ٧Q₃ ٧Q₃ ٧Q₃

Y₁₁= ٧

3.3. МДНФ ( Минимальная дизъюнктивная нормальная форма) реализуемых функций.

Для того чтобы получить МДНФ, минимизируем полученные СДНФ при помощи карт Карно.

 

 

Q₃

Q₃

Q₃Q₂ Q₃Q₂Q₁C Q₃

Q₃ Q₃ Q₃

__________ __________ __________ __________

Q₃

Y₄= ٧ ٧ ٧Q₃

 

Q₃ Q₃

Q₃ Q₃ Q₃Q₂Q₁C

_______ _______ _______

Q₃ Q₃ Q₂Q₁C

 

Y₆= Q₃ ٧Q₃ ٧Q₂Q₁C

 

 

_______

 

Y₁₁=

 

3.4.Преобразовываем МДНФ функции в инвертирующий базис и строим логическую схему на элементах И-НЕ.

Функция МДНФ проще реализуется в базисе И-НЕ. Для этого её два раза инвертируем. Одну инверсию используем для замены знаков дизъюнкции на знаки конъюнкции, пользуясь законами двойственности Де Моргана ( = ٨ ). Другая инверсия остаётся для возвращения в исходное состояние.

1) Y₄= =

Для данного примера выбираем микросхему 2И-НЕ, т.е. элемент микросхемы выполняет операцию конъюнкции с последующей инверсией результата, имеет два входа. Таких элементов в микросхеме четыре.

 

 

 

 

Определим количество ИМС, необходимое для реализации данной функции по формуле.

m = где, k-число элементов используемых в схеме n-число элементов в микросхеме

13/4 = 4

 

2) Y₆= =

Для данного примера выбираем микросхему 3И-НЕ, т.е. элемент микросхемы выполняет операцию конъюнкции с последующей инверсией результата, имеет три входа. Таких элементов в микросхеме три.

 

Определим количество ИМС, необходимое для реализации данной функции по формуле.

7/3 = 3

3) Y₁₁=

Для данного примера выбираем микросхему 3И-НЕ, т.е. элемент микросхемы выполняет операцию конъюнкции с последующей инверсией результата, имеет три входа. Таких элементов в микросхеме три.

 

 

Определим количество ИМС, необходимое для реализации данной функции по формуле.

3/3 = 1

4.Расчёт тактового генератора на заданную частоту импульсов.

Классическая схема простейшего генератора с времязадающей цепью можно собрать практически на любых элементах с инверсией (НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ),

Тактовый генератор строится на логических элементах по схеме мультивибратора (МВ). Схема состоит из двух логических элементов и времязадающей RC-цепи, через которую протекает ток заряда и перезаряда емкости С1. В те моменты времени, когда напряжение на входе DD1.2 достигает порогового значения , схема переходит в противоположное состояние, и на выходе DD1.2 появляется напряжение U1, соответствующее логической единице, или U0, напряжение, соответствующее логическому нулю.

Наша задача создать периодический сигнал прямоугольной формы, длительность импульса и длительность паузы которого в периоде равны (период — это отрезок времени, через который сигнал начинает повторяться). Другими словами, меандр — периодический прямоугольный сигнал со скважностью (скважность — отношение периода синхросигнала к длительности его активного состояния), равной 2. И частотой импульсов равной 1,2 МГц.

Частота следования выходных импульсов зависит от емкости конденсатора С1 и сопротивления R1.

Учитывая все условия, расчёт частоты тактового генератора будем проводить по формуле

 

f = ; Т = 2·С₁·R₁ => f =

 

Выберем для заданной частоты резистор номиналом 20 кОм.

 

1,2 · 10⁶ = => С₁ = = 20,8 ·10ˉ¹² ≈ 22 пФ

 

 

5. Краткое описание принципа действия разработанного устройства