Двоичный кодер букв

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………..………………………….3

1.      Постановка задачи………………………………………………………...………...6

2.      Таблица истинности………………………………………………………...……....7

3.      Минимизация Булева выражения………………………………………..……..….9

4.      Генератор импульсов………………………………………………………….......10

5.      Счётчик импульсов………………………………………………………………..13

6.      Схема совпадения кодов……………………………………………….…..….…..15

7.      Регистры памяти…………………………………………………………….…......18

8.      Расчёт потребляемой мощности……………………………...……….…….........21

9.      Описание работы устройства………………………………………..……………22

  Заключение…………………………………………………..………………….……23

Список использованной литературы………………………….…….........................24

Приложение 1. Спецификация устройства

Приложение 2. Схема электрическая принципиальная

Введение.

Современные требования к измерительным приборам, главными из которых являются высокая точность, большая разрешающая способность, температурная и временная стабильности, могут быть удовлетворены преимущественно за счет применения цифровых способов обработки и представления информации.

Для удобства разработчиков аппаратуры по технологи­ческим, схемотехническим и конструктивным признакам цифро­вые интегральные микросхемы (ИС) выпускаются сериями. Серия — это совокупность ИС различного функционального назначения, имеющих общие электрические и эксплуатацион­ные характеристики, выполненных по единой технологии и объединенных одним конструктивным решением (видом кор­пуса).

Функционально полная серия обычно содержит в своем составе несколько десятков типов ИС, выполняющих раз­личные логические и арифметические операции и представ­ляющих собой как простые логические элементы И, ИЛИ—НЕ, И—НЕ, И—ИЛИ—НЕ, так и целые узлы и блоки аппаратуры (регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы, арифметическо-логические устройства (АЛУ), схемы сравнения и др.).

Степень интеграции цифровых схем — число элементов на кристалле, в зависимости от которого микросхемы делятся на простые интегральные схемы, средней степени интеграции (СИС), большие ИС (БИС) и сверхбольшие ИС (СБИС).

По функциональному назначению цифровые микросхемы разделяются на подгруппы (ЛЭ, триггеры, сумматоры и т. д.) и виды внутри подгрупп (триггеры: счетные, универсальные, Шмитта и т. д.).

Важнейшей характеристикой ЛЭ является передаточная характеристика: зависимость выходного напряжения от вход­ного. Вид характеристики зависит от типа ЛЭ (ЭСЛ, ТТЛ, КМОП) и может изменяться при воздействии дестабилизирующих факторов (температуры, напряжения пи­тания, числа нагрузок и др.).

Рис. 1. Передаточная характеристика ЛЭ

Взаимные соединения между отдельными платами, осуще­ствляемые с помощью разъемов, первоначально производились в стойках с применением монтажа накруткой или стежковой сваркой, однако в дальнейшем от этой технологии отказались, чтобы освободить место для печатного монтажа на обратной стороне платы. Совершенствова­ние технологии изготовления привело к росту производства ИС.

Позднее семейство цифровых схем пополнилось КМОП-структурами, которые в настоящее время находят все большее применение, а ТТЛ-схемы продолжают совершенствоваться в направлении увеличения скоростей переключения и уровня до­пустимого тепловыделения.

Входное сопротивление КМОП микросхем почти на десять порядков больше, чем ТТЛ микросхем, и соответственно, примерно во столько же раз сильнее влияют помехи на открытый, ни к чему не подключенный, вход КМОП микросхемы, чем на вход ТТЛ микросхемы.

Из практики работы с микросхемами ТТЛ серий известно, что на свободном, ни к чему не подключенном входе ТТЛ микросхемы самопроизвольно устанавливается так называемая "висячая единица", т.е. напряжение, примерно равное полтора вольта.

Практика работы с КМОП микросхемами показывает, что чаще всего при обрыве на каком–либо входе КМОП микросхемы на выходе этой микросхемы появляется переменное напряжение с частотой питающей сети. Иногда при обрыве на входе КМОП микросхемы напряжение на этом входе медленно дрейфует, плавает, и тогда возможны так называемые "мерцающие" отказы в работе устройства, когда устройство нормально работает некоторое время, а затем без какой–либо причины оно выходит из строя, а затем, через какое–то время устройство вновь начинает нормально работать.

Из–за тиристорного эффекта, присущего КМОП микросхемам (особенно их первым сериям), устройства с этими микросхемами не разрешается вставлять в разъемы, на которых уже могут присутствовать напряжения питания и входные сигналы. В таких случаях возможны ситуации, когда напряжение на вход КМОП микросхемы поступает раньше, чем напряжение питания. При этом полупроводниковые структуры КМОП инвертора могут открыться аналогично тиристору, включенному анодом к плюсу питания, а катодом, – к земле.

Такой тиристор перегружает источник питания, а главное, перегревается сам, и вполне может через некоторое время сгореть от теплового пробоя. По этой же причине устройства с КМОП микросхемами не разрешается вытаскивать их разъемов, на которых присутствуют напряжения питания и входные сигналы.

Неиспользуемые И входы КМОП микросхем могут быть подключены непосредственно к плюсу питания, а ИЛИ входы, – к корпусной шине; при этом пороги переключения соседних входов немного смещаются. Можно неиспользованные входы КМОП микросхем подключать параллельно соседним используемым, но при этом эти входы дополнительно нагружают выход предыдущей микросхемы пропорционально числу подключенных входов.

Очень большое входное сопротивление КМОП микросхем позволяет при расчете разветвления сигналов с одного выхода на несколько входов пренебрегать активной, резистивной составляющей их входного сопротивления. Число входов, которые допустимо подключать к одному выходу КМОП микросхемы, определяется эквивалентной входной емкостью одного входа и предельной емкостью нагрузки, при которой характеристики микросхем (в основном динамические) не выходят из заданных пределов.

Входная емкость большинства КМОП микросхем составляет 5 ... 15 пф, а максимальная емкость нагрузки, при которой характеристики микросхем не выходят из заданных пределов, обычно равна 500 пф, поэтому обычно коэффициент разветвления Кразв. = 30 ... 100.

Статическая помехоустойчивость КМОП микросхем зависит от напряжения питания и увеличивается с его ростом. Допустимое напряжение помех можно выразить как долю напряжения питания таким образом:

U0пом  U1пом  Uпит / 3.

Особенностью КМОП микросхем является очень большой разброс и нестабильность напряжения переключения, – область входных напряжений, в которой может находиться порог переключения КМОП микросхем, составляет примерно треть напряжения питания (тогда как для ТТЛ микросхем эта область на один,  два порядка меньше).

Позднее семейство цифровых схем пополнилось КМОП-структурами, которые в настоящее время находят все большее применение, а ТТЛ-схемы продолжают совершенствоваться в направлении увеличения скоростей переключения и уровня до­пустимого тепловыделения.

Несмотря на интенсивную разработку микропроцессоров по­требность в схемах на ТТЛ- и КМОП-элементах с относительно невысокой степенью интеграции остается, как и прежде, боль­шой. Это связано с тем, что такие элементы обеспечивают большую гибкость при разработке логических схем, предназна­ченных для применений, в которых важную роль играют ско­рость переключения, небольшие размеры и небольшая стои­мость.

1.Постановка задачи.

В данной курсовой работе необходимо спроектировать электронную схему на цифровых ИМС. Схема должна осуществлять генерацию пятибитного кода неполного алфавита русского языка, а также выводить   последовательности этих кодов в соответствии с наименованием и количеством букв фамилии исполнителя, с целью последующей обработки и отображения на буквенно-цифровом индикаторе.  

      Составить таблицу истинности для 5-ти входных переменных (A,B,C,D,E).

      Разработать схему генератора импульсов с f = 100 (кГц), относительная нестабильность частоты –  .

      Студентам, номера которых чётные (в данном случае № 28), разработать схему на КМОП микросхемах.

      К выходу генератора импульсов подключить счётчик разрядом 5, к выходам разрядов счётчика подключить N схем сравнения кодов, обеспечивающих формирование импульсов записи в моменты совпадения кодов 5-ти младших разрядов счётчика кода букв с интервалом времени, соответствующем каждой букве фамилии.

      По каждому из этих N импульсов записи произвести запись пятиразрядного двоичного кода каждой буквы фамилии в соответствующий регистр памяти.

      Преобразовать таблицу истинности: все единицы всех столбцов в одном столбце. По такой преобразованной таблице составить Булево выражение, заполнить карту Карно. Произвести минимизацию Булева выражения по карте Карно и записать минимизированное Булево выражение. 

      Разработать структурную схему по первоначальной таблице истинности.

      Разработать принципиальную схему.

      Привести энергетические параметры.

2. Таблица истинности

Составляем таблицу истинности для пяти входных переменных (А,B,C,D,E).

В правой части таблицы будет n столбцов F1, F2, F3,…Fn-1, где n- число букв фамилии студентов, Fn- последняя буква фамилии. В каждом из n столбцов правой части единица будет только в одной строке, соответствующей двоичному коду порядкового номера этой буквы русского алфавита. Буквы Ë и Ъ отсутствуют.

Таблица 2.1. Таблица истинности для пяти входных переменных, соответствующих порядковому номеру букв русского алфавита