Проектирование устройств управления и моделирование его работы средствами Multisim
Министерство образования и науки РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет кибернетики
Кафедра вычислительной техники
Допускаю к защите
Руководитель ______Э. П. Ланина _____
Проектирование устройств управления и моделирование его работы
средствами Multisim
Наименование темы
Пояснительная записка
к курсовому проекту (работе)
по дисциплине
«Организация ЭВМ и систем»
Разработал студент группы АСУз-09-1 |
|
| Громова Е.Н |
подпись |
| И. О. Фамилия | |
Нормоконтроль |
|
| Э.П. Ланина |
подпись |
| И. О. Фамилия |
Курсовой проект(работа) защищен с оценкой ___________ __________________
Дата защиты _____________________
Иркутск 2012
Министерство образования и науки РФ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет кибернетики
Кафедра вычислительной техники
ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
По курсу _Организация ЭВМ и систем________________________
Студенту __Громовой Е.Н.__________________________
(фамилия, инициалы)
Тема проекта Проектирование устройств управления и моделирование его работы средствами Multisim______________________
Исходные данные __ Разработать устройство управления, формирующее сигналы В и С на выходе (вариант 4)______________________
Рекомендуемая литература
1. Методические указания для студентов-заочников по организации ЭВМ и систем.
2. Методические указания по работе с системой моделирования ElectronicsWorkBench.
3. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное пособие / С.В.Якубовский, Н.А. Баранов, Л.И.Ниссельсон и др. Под. ред. С.В.Якубовского. - М.: Радио и связь. 1985.- 432 с.
4. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ: Учеб.пособие для спец.ЭВМ для студентов вузов. -М.: Высшая школа, 1987. - 318 с. '_____________
5. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник /П.П.Мальцев И.С.ДолЕДЗв, М.И.Критвнко и др. - М.: Радио к связь, 1994,- 240 с.
Графическая часть на ____3__________ листах.
Дата выдачи задания “_18___” _Февраля_____________________2
Дата представления проекта руководителю “__21____” ____марта_____20___ г.
Руководитель курсового проектирования (курсовой работы) _______________
Графическая часть на 3 листах
Иркутск 2012
Оглавление
ЗАДАНИЕ
Постановка задачи формирования сигналов
Анализ задачи
Проектирование схемы
Сигнал B…………………………………………………………………..
Сигнал C…………………………………………………………………..
Выбор элементов в системе Electronics Workbench
Разработанная схема
Временная диаграмма
Заключение
Постановка задачи формирования сигналов
Согласно варианту №4 разработать устройство управления, формирующее сигналы В и С на выходе.
Анализ задачи
Имеем входной сигнал CLK. Нужно разработать схему, выдающую сигналы В и С как показано на рисунке. Общий период сигнала B равен 8 тактам. Поэтому был использован 3-х разрядный счетчик с обнулением на 8 такте. Общий период сигнала C равен 5 тактам. Поэтому был использован 3-х разрядный счетчик с обнулением на 5 такте.
Сигнал B формируется с помощью специальных схем, на основе состояния счётчика. Эти схемы создаются с помощью логических элементов «и», «или», «не» на основе законов алгебры логики. На первых 7 тактах эти схемы устанавливают единицу, на последующем 1 – ноль, затем 7 единиц, и снова 1 ноль.
Для получения сигнала C используется другая схема, На первых 4 тактах сигнал равен 1, на последующем 1 такте 0.
Из рисунка видно, что:
Сигнал В: 7 тактов = «1», 1 такт = «0» далее сигнал повторяется.
Сигнал С: 4 такта = «1», 1 такт = «0» далее сигнал повторяется.
Проектирование схемы
Сигнал B
На основе временной диаграммы, составим таблицу истинности, по которой найдем СКНФ. Q0 – старший разряд счетчика, Q2 – младший разряд.
Такт | Q0 | Q1 | Q2 | B |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
2 | 0 | 0 | 1 | 1 |
3 | 0 | 1 | 0 | 1 |
4 | 0 | 1 | 1 | 1 |
5 | 1 | 0 | 0 | 1 |
6 | 1 | 0 | 1 | 1 |
7 | 1 | 1 | 0 | 1 |
8 | 1 | 1 | 1 | 0 |
По таблице истинности находим СКНФ:
В итоге получаем схему:
Сигнал C
Чтобы получить формулу для сигнала С, на основе временной диаграммы составим таблицу истинности, по которой найдем СКНФ. Q0 – старший разряд счетчика, Q2 – младший разряд.
Такт | Q0 | Q1 | Q2 | C |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
2 | 0 | 0 | 1 | 1 |
3 | 0 | 1 | 0 | 1 |
4 | 0 | 1 | 1 | 1 |
5 | 1 | 0 | 0 | 0 |
6 | 1 | 0 | 1 | Res |
По таблице истинности находим СКНФ:
На основе полученной формулы строим схему:
Выбор элементов в системе Electronics Workbench
Логический элемент «И» работает по принципу конъюнкции сигналов, поступающих на его вход. Если хотя бы 1 из входных сигналов = 0, то его значение = 0, если все входные сигналы = 1, то и на выходе будет 1.
a | b | ab |
1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
0 | 0 | 0 |
На рисунке выше озображён логический элемент «И» с двумя входами
Логический элемент «ИЛИ» работает по принципу дизъюнкции сигналов, поступающих на его вход. Если хотя бы 1 из входных сигналов = 1, то его значение = 1, если все входные сигналы = 0, то и на выходе будет 0.
a | b | a b |
1 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
0 | 0 | 0 |
На рисунке выше озображон логический элемент «ИЛИ» с двумя входами
Инвертор работает по принципу отрицания. То есть он выдаёт обратный сигнал входящего сигнала. Если на его входе 0, то на выходе будет 1, и наоборот.
a | |
1 | 0 |
0 | 1 |
На рисунке выше изображен логический элемент «Исключающее ИЛИ» работает по принципу дизъюнкции сигналов, с последующим их отрицанием, поступающих на его вход. Если один из входных сигналов равен «1», то его значение равно «1», если оба входных сигнала равны «0», либо «1», то и выходе будет 0.
Для реализации счетчика с заданным коэффициентом пересчета, равным 5, потребуется 3 счетчик (2n => n=3). Для его создания используются 1 обычный четырехразрядный счетчик, который считает полутакты сигнала CLK, имеющие значение «1».
Обнуление счетчиков происходит во время одновременной подачи сигнала «1» на входы RO1 и RO2 каждого из счетчиков. Единица будет подаваться на эти входы тогда, когда счетчик отсчитает пять полных тактов и в момент перехода на 6 будет обнуляться. Для этого следует реализовать участок схемы С с помощью следующей таблицы истинности:
Q0 | Q1 | Q2 | Res |
1 | 0 | 1 | 1 |
В итоге схема счетчика с заданным коэффициентом пересчета к = 5 выглядит так:
Схема трехразрядного счетчика с коэффициентом пересчета 5.
Разработанная схема
Временная диаграмма
На временных диаграммах видно (сверху вниз):
– сигнал CLK;
– сигнал B.
– сигнал С
Сигналы B и С соответствуют сигналам, изображенным в заданной временной диаграмме.
Заключение
Была разработана схема управления, которая при заданном сигнале синхронизации CLK выдает на выходы сигнал B и С. Для разработки был использован программный продукт Electronics Workbench, позволяющий использовать логические элементы для моделирования различных устройств, в том числе и полученного устройства управления. Полученная временная диаграмма соответствует заданной временной диаграмме, значит, схема работает корректно, точно в соответствии с поставленным заданием.
