Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Минский государственный высший радиотехнический колледж»

Курсовой проект

по предмету «Проектирование цифровых устройств

на интегральных микросхемах»

Выполнил Соколовский А.Ю.

Проверил Кипеть Д.В.

Минск, 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………...…...…..…….….4

1. Проектировочный раздел

1.1 Назначение проектируемого блока……………….………………………...….…6

1.2 Логический расчёт……………………………………………..……………...…...8

1.3 Построение схемы электрической функциональной…………………………...12

1.4 Реализация функции F1 на мультиплексоре…………………………………….14

2. Конструкторско-программный раздел

2.1 Выбор элементной базы для схемы электрической принципиальной…..….....18

2.2 Компьютерное моделирование…………………………………………….……..22

Заключение…………………………………………………………………..……….....30

Список использованной литературы.…….…………………………………….…....31

Приложение А. Перечень элементов……….………………………..…………........32

Приложение Б. Схема электрическая функциональная….…………………………33

Приложение В. Схема электрическая Принципиальная….………………………...34

Приложение Г. Схема мультиплексора электрическая функциональная…............35

Введение

Основной элементной базой современной дискретной техники является интегральная микроэлектроника. Огромные успехи, достигнутые интегральной полупроводниковой микроэлектронной технологией, позволили создать приборы, по всем параметрам превосходящие изделия сходного назначения, собранные на отдельных компонентах. Переход к интегральным микросхемам существенно изменил способы построения электронной аппаратуры, поскольку изделия микросхем техники представляют собой закончен­ные функциональные узлы, будь то логические элементы для выполнения простейших операций или процессоры вычис­лительных машин, состоящие из многих тысяч элементов.

Современный этап развития микроэлектронной техники характеризуется широким применением изделий средней и большой степени интеграции. Преимущество цифровых систем на интегральных схемах СИС сравнительно с устрой­ствами, реализованными на приборах МИС, не только в меньшем числе корпусов. С помощью СИС достигается более высокое быстродействие, поскольку задержка импульсов в объеме кристалла меньше задержек во внешних .соединениях. Кроме того, элементы, образующие СИС, для уменьшения времени переключения используются, где это допустимо, в ненасыщенном режиме. Функциональные устройства СИС расходуют меньше энергии, поскольку мощность, потребляемая внутренним элементом для переключения конкретной нагрузки, наперед известна, тогда как изделия МИС рассчитываются на максимальную возможную нагрузку, которая в большинстве случаев используется не полностью. Помехоустойчивость СИС также выше, если учесть, что соединения внутри кристалла менее подвержены действию наводок, чем соединения между отдельными интегральными схемами и платами. Изделия МИС используют по преимуществу как связующие звенья между устройствами СИС и БИС, а также во вспомогательных устройствах (генераторах, формирователях и т. п.).

Целью данной работы является выполнение синтеза комбинационной схемы по логическим уравнениям F₁, F₂, F₃, а также реализация данной схемы на микросхемах.

Задачи работы:

- произвести логический расчет и минимизацию функций F₁, F₂, F₃;

- построение схемы электрической функциональной и схемы электрической принципиальной;

- произвести компьютерное моделирование работы схемы электрической принципиальной в программе Electronics Workbench.

1. Проектировочный раздел

1. Назначение проектируемого блока

Рассмотрим решение задачи конструирования логического (комбинационного) блока, реализующего функции F₁, F₂, F₃.

Логическими или комбинационными называют функциональные узлы, которые построены только на логических элементах и не содержат элементов памяти (триггеров). Состояние логического функционального узла однозначно определяется комбинацией входных сигналов и не зависит от предыдущего состояния. К логическим относятся такие цифровые узлы, как шифраторы, дешифраторы, сумматоры, устройства сравнения (компараторы) мультиплексоры, преобразователи кодов и др.

Каждая из булевых функций F₁, F₂, F₃ задана в виде перечня «единиц» в позициях карты Карно для четырех переменных:

F₁=(1,2,5,6,7,10,11,15)

F₂=(3,7,8,9,10,12,15)

F₃=(0,1,2,4,8,9,10)

Необходимо разработать блок, имеющий четыре входа (А, В, С, D), что соответствует переменным х_i, и три выхода (Y₁,Y₂,Y₃), что соответствует значением функций F₁, F₂, F₃.

Для реализации функции F₁ на мультплексоре необходимо провести соответствующий расчет и выбрать микросхему, выполняющую функцию мультиплексирования, предназначенную для подключения трех адресных линий.

Блок в силу заданных условий должен состоять из трех узлов имеющих четыре общих входа – А, В, С и D, для приема аргументов функций.

Каждый из узлов реализует одну из заданных функций F_i и имеет выход Y_i для передачи значения функции.

Входы (аргументы функций)

A B C D

Блок реализующий функцию F₁

выход Y₁

Блок реализующий функцию F₂

выход Y₂

Блок реализующий функцию F₃

выход Y₃

Рисунок 1 - Структурная схема проектируемого блока

1.2 Логический расчет