Проектирование устройства обработки и передачи информации

 

Содержание

1. Введение

2. Анализ задания и выбор принципов (методов) для проектирования заданного устройства

3. Разработка алгоритма выполнения операций, необходимых для обработки информации

4. Разработка структурной схемы устройства

5. Расчет и составление временной диаграммы управляющих сигналов

6. Выбор элементной базы, необходимой для разработки принципиальной схемы

1. Введение

Развитие дискретной электроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах управления самыми разнообразными объектами и процессами, является в настоящее время одним основных направлений научно-технического прогресса.

Многие инженеры, являющиеся признанными специалистами, внесли в настоящую работу свой опыт и знания в выбранных ими специальных областях. Материалы были отредактированы и сведены в единое и полное описание аналоговых интегральных схем.

Интегральные схемы позволяют создавать современные сложные электронные устройства, обеспечивают приемлемые для практики их габариты и массу, гарантируют их высокую надежность.

Современные цифровые интегральные схемы - сложные изделия, реализующие функции целых блоков и узлов вычислительных устройств. Именно этим и обусловлено появление совершенно нового направления в электронике - создание микропроцессоров.

Расширение сферы применения электронных устройств - одна из особенностей научно-технического прогресса на современном этапе.

2. Анализ задания и выбор принципов (методов) для проектирования заданного устройства

В задании сказано, что необходимо разработать устройство обработки и передачи информации, которое должно в процессе записи информации выделять 3 вида чисел А: А=6, А<6, А>6 и вычисляется количество чисел каждого типа. Очевидно, что устройство должно состоять из трех блоков: устройство ввода и хранения, устройства сравнения, устройства вывода

При анализе задания выяснилось, что его можно решить следующим образом:

Ввод может быть произведен с помощью шифратора из десятичного кода в двоично-десятичную систему счисления. Так как нам надо ввести и записать 4 чисел то мы должны использовать регистры хранения. Сравнение чисел можно осуществить с помощью специализированных микросхем. Количество чисел того или иного вида будет считаться счетчиками. Вывод информации будет осуществляться с помощью регистров.

3. Разработка алгоритма выполнения операций, необходимых для обработки информации

Данное устройство можно поделить на части, каждая из которых выполняет свои функции:

1. Блок ввода - часть устройства, выполняющая ввод информации.

2. Шифратор - перевод чисел из 16-чной системы счисления в 2-чную систему счисления.

3. Счетчик - выполняет формирование адреса.

4. Дешифратор - в зависимости от кодовой комбинации на входе, будет формироваться "1" разрешения на определённом выходе.

5. Регистр - запись/хранение.

6. Компоратор - сравнивает число с шестеркой.

7. Rg 1-4 - запись и хранение чисел.

8. Счетчики - считают количество чисел, которые <,=,> 6.

9. Шифратор - формирование кода, который показывает что число <,=,> 6.

10. Rg 5-8 - хранение кода (число <,=,> 6).

11. Кнопки 1-3 - три кнопки <, =, >, которые даны по заданию.

12. Шифратор - при нажатии кнопок <,=,> формируется двоичная комбинация 00/ 01/ 10.

13. Rg 9 - записывает комбинации 00/ 01/10 сформированные шифратором.

14. Коммутатор - переключает выходы Rg 5-8 на вход компоратора.

15. Компаратор - сравнивает коды с Rg 5-8 и Rg 9.

16. Блок разрешение - логические элементы, которые подают разрешение на запись в выходные регистры.

обработка информация структурная схема

Рис.1 Блок схема данного устройства.

4. Разработка структурной схемы устройства

Рис.2 Структурная схема данного устройства.

5. Расчет и составление временной диаграммы управляющих сигналов

В данном устройстве отсутствуют управляющие импульсы, и следовательно отсутствует временная диаграмма.

6. Выбор элементной базы, необходимой для разработки принципиальной схемы

Для реализации схемы мы используем:

1)JK-триггеры

К555ТВ6-два JK-триггера в одном корпусе. Питание: 7-общий, 14-+5В. Работа триггера поясняется следующей таблицей переходов:

Таблица 1. Состояния триггера К555ТВ6.

Схема включения триггера:

Рис.1. Принципиальная схема К555ТВ6.

2)Шифраторы

КМ155ИВ1 - Восьмеричный шифратор приоритетов 133 - , 155-, 533-, 555ИВ1. Выходной сигнал шифратора G является сигналом наличия возбужденных информационных разрядов. Так как активным уровнем в ИС является низким, то G cледует понимать как сигнал присутствия на входе хотя бы одного логического "0". Указанный сигнал может быть использован для разрешения работы последующих узлов, выходной код шифратора, для которых является входным. Сигнал ЕО напротив является сигналом отсутствия возбужденны разрядов и каскадировании играет роль разрешающего для смежного каскада. Питание: 8-общий, 16-+5В.

Таблица 2. Состояния шифратора КМ155ИВ1.

Схема включения шифратора:

Рис.2. Принципиальная схема КМ155ИВ1.

) Мультиплексор.

К531КП2 - два четырехвходовых мультиплексора с общими входами выбора SO, S1, но с собственными входами разрешения . Выходы Y - без инверсии. Если =В, то коммутация не разрешается, на выходе Y=H. Микросхему можно использовать как два функциональных генератора переменных тока и напряжения. Питание: 8-общий, 16-+5В.

Таблица 3. Состояния мультиплексора К531КП2

Рис.3 Принципиальная схема К531КП2.

) Шифратор

К555ИВ3 - декадный шифратор, он дает на четырех выходах двоично-десятичный код от 0001 до 1001. Десятого входа для кодирования нуля нет. Код на выходе 0000 (ВВВВ) появится, если на всех девяти входах уровни В. Время задержки до 20 нс. Питание: 8-общий, 16-+5В.

Таблица 4. Состояния шифратора К555ИВ3

Рис.4 Принципиальная схема К555ИВ3.

5) Регистры

Восьмиразрядный универсальный регистр сдвига 133-155ИР13. ИС - обеспечивает синхронное функционирование в следующих режимах параллельный ввод, последовательный ввод со сдвигом вправо и последовательный ввод со сдвигом влево. Режим выбирают заданием соответствующего кода на входе S. Питание: 12-общий, 24-+5В.

Таблица 5. Режимы регистров ИР13

Рис.5 Принципиальная схема 133-155ИР13.

ИР34 - два четырехразрядных регистра с параллельным входом и третьим состоянием выхода. ИС отличается от ИР33 разрядностью и наличием входа асинхронного обнуления. При записи информации , при обнулении Питание: 12-общий, 24-+5В.

Рис.6 Принципиальная схема 1533ИР34.

6) Дешифратор

Дешифратор демультиплексор (3*8), 530-, 531-, 533-, 555-, 1533ИД7. Принцип действия дешифратора иллюстрируется таблицей активизационных выходов. В режиме демультиплексирования адресный код подают на вход DI, а один из входов Е, используют как информационный. При этом, на два других разрешающих входа подают логические уровни, при которых выполняется равенство, в предложении, что на произвольно выбронном информационном входе установлено логическая еденица. Питание: 8-общий, 16-+5В.

Таблица 6. активизированных выходовИД1

Рис.7 Принципиальная схема ИД7.

) Дешифратор

К555ИЕ19-два четырёхразрядных асинхронных счётчика. Питание: 7-общий, 14-+5В. Счёт ведётся по отрицательным фронтам импульсов. При R=1 происходит сброс счётчика в 0. Пунктирной линией указан пример объединения счётчиков.

Рис.8. Принципиальная схема К555ИЕ19.

) Логические элементы

К155ЛН1-шесть логических элементов НЕ (инверторов). Питание: 7-общий, 14-+5В.

Схема включения инверторов:

Рис.9. Принципиальная схема К155ЛН1.

К155ЛЕ7-четыре логических элемента 5ИЛИ-НЕ. Питание: 7-общий, 14-+5В.

Схема включения элементов 5ИЛИ-НЕ.

Рис.10. Принципиальная схема К155ЛЕ7.

) Компараторы

К555СП1

Микросхема К555СП1 служит для сравнения кодов двух четырехразрядных двоичных. Коды сравниваемых чисел подают на входы А1 - А8 и В1 - В8. Если число, код которого подан на входы А1 - А8, больше числа, код которого подан на входы В1-В8, на выходе > микросхемы появляется лог.1, на выходах = и < - лог.0. Если код числа А меньше кода числа В, лог.1 появляется на выходе <, на выходах = и > - лог.0. Питание: 8-общий, 16-+5В.

Схема включения компаратора.

Рис.11. Принципиальная схема К555СП1.

7. Выполнение необходимых расчетов, для разработки принципиальной схемы.

В данном устройстве мне не было необходимости для выполнения каких - либо расчетов.

8. Разработка принципиальной схемы, включающую и схему обнаружения ошибок, допущенных пользователем при вводе информации.

Разработка данной принципиальной схемы состоит из определенных этапов: запись чисел и их хранение, сравнение чисел с шестеркой, подсчет количества чисел <, >, =6, вывод чисел, которые <, >, =6, в зависимости от одной из нажатых кнопок <, >, =.

У нас может быть несколько типов ошибок:

). Нажатие сразу нескольких кнопок. Для устранения используем приоритетный шифратор, который зашифрует лишь первую нажатую кнопку.

). Введение пятого числа. Для устранения используем счетчик, который сформирует адрес после четвертого записанного числа, запрещающую дальнейшую шифрацию.

). После нажатия одной из кнопок <, >, =, нажимается одна из этих кнопок второй раз, для устранения данного недостатка при нажатии одной из кнопок формируется 1-ца, которая устанавливает счетный триггер в 1-цу, а она запрещает дальнейшую шифрацию.

Содержание 1. Введение 2. Анализ задания и выбор принципов (методов) для проектирования заданного устройства 3. Разработка алгоритма выполнения опе

Больше работ по теме: