Цывровые устройства


ЖҰМЫСТЫҢ ОРЫНДАЛУ БАРЫСЫ

  Бұл курстық жобада міндетті түрде оң таңбалы сандардың цифрлық көбейткішінің логикалық сызба жобасы құрастырылады. Оң таңбалы санның цифрлық көбейткішінде  А көбейтілетін сан мен В көпразрядты көбейткіш кірісі қарастырылған А=5 (101), В=6 (110).

         А мен  В екілік санын өз ара көбейту барысында конъюнктор желісі ретінде көрсетілген КЛС1 , КЛС2 , КЛС3 (Қ3, Қ4, Қ5) аралас цифрлық қондырғыда үш бөліктен тұратын көбейтінді нәтижесін аламыз.

Ары қарай бөліктегі көбейтіндіні бір разряд солға қарай (Қ6, Қ7) ығыстырғыш регистрдың көмегімен жылжытуымыз керек. Содан соң бөліктегі көбейтіндіні (Қ8, Қ9) сумматорымен өз ара қосу қажет.

  Алынған көбейтінді нәтижесі, сонымен қатар параллель желіге шығарылатын болғандықтан (Қ10) параллель- тізбекті регистрдың көмегімен тізбекті пішінге түрленуі қажет.

Көбейтілетін А санының мәні ондық санақ жүйесінде (ОСЖ) 0-ден 15-ке дейінгі аралықта өзгере алады. В сандары да (ОСЖ) 0-ден 15-ке дейінгі  аралықта өзгере алады.  Сонымен, екілік сандарды көбейту барысында жартылай көбейтінді алынады 2,3 жартылай көбейтінді солға жылжытылады жәнебарлық жартылай көбейтінді қосылып, толық көбейтінді аламыз.

КІРІСПЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. БЕРІЛГЕН ЕКІЛІК ЖҮЙЕДЕГІ А МЕН В САНДАРЫН КӨБЕЙТУ АМАЛЫ.

А=5 - 101 –  код 8421

В=6 - 110 – код 8421

А –А3 А2 А1

В –В3 В2 В1

r       А3А2А1

                                                             В3 В2 В1

                                                  (А3В1)(А2В1)(А1В1)


            +                          (А3В2)(А2В2)(А1В2)

                            (А3В3) (А2В3)(А1В3)

                                S5        S4       S3      S2       S1 


 

 

 Ондық  сандарды сақтаған кезде ондық  сандардың әр бір саны екілік  формада беріледі, мұндай сандардың  ретін екілік- кодпен жазылған  ондық жүйе деп аталады. Сандық  техникада n дәрежелі сандарды сақтау үшін мынадай n элементі бар қондырғыларды қолдануға болады.

          Ондық санды екілік формада  көрсету үшін, санды екіге тізбектей  бөлу керек. Мысалы 16 санын тізбектей  екіге бөлсек келесідей сандар  комбинациясы болады: 10000. Екілік  санды кері ондыққа айналдыру  үшін, әр дәрежені тізбектей көбейту  қажет. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ШИФРЛАУШЫНЫ СИНТЕЗДЕУ  (У1).

            Шифрлаушы (кодер) – деп логикалық амалдарды орындау үшін кіріс сандарының сандық таңбаларын сигналға түрлендіретін құрылғыны айтады.

        Шифрлаушылар  сандық қондырғыларда ақпаратты  енгізу құрылғыларында және оның  басқа да блоктарында телебасқару телесигнализация жүйелерінде кеңінен қолданылады. Шифрлаушы пассифтік радио компонеттерден және логикалық элементтердің түрінде орындалады, интегралды түрде орындалғын шифрлаушылар кең таралған.

           Бізге  осы курстық жобада коды 8421 немесе- емес базисі берілген шифрлаушы құруымыз керек, басқалай айтқанда негізгі логикалық элементтер, дизьюнктор бұл екілік сандардың логикалық қосылуын орындайды.

          Біріншіден біз ақиқат кестесін 8421 кодына сәйкес толтырамыз (2.1 кесте). Содан соң дизьюнция арқылы бейнеленген ақиқат кестесі негізіндешифрлаушының шығыс функциясын жазамыз, осыдан кейін шифрлаушының схемасын саламыз, НЕМЕСЕ интегралды логикалық элементе істелінген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Десятичные числа(у)

Х4

Х3

Х2

Х1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

2

0

0

1

0

3

0

0

1

0

4

0

1

0

0

5

0

1

0

1

6

0

1

1

0

7

0

1

1

1

8

1

0

0

0

9

1

0

0

1




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Кесте.8421 кодтағы шифрлаушының  ақиқат кестесі.

 

Осы кестеге шығыс мәндері үшін логикалық функциясын жазамыз.

x1 = y1 y3 y5 y7 y9 ;  x3 = y4 y5 y6 y7  ;

x2 = y2 y3 y6 y7;          x4 = y8 y9 .

 

Берілген тапсырмаға сәйкес алынған функцияның нәтижсін НЕМЕСЕ –ЕМЕС базисіне Де-Морган заңын қолдану арқылы келтіру қажет.

x1 = ;  x3 = ;

x2 = ;       x4 = .

 

    НЕМЕСЕ – ЕМЕС интегралды логикалық элементе құралған шифрлаушының схемасын сызамыз, K555ЛЕ1 схемасында жасалған.

 

 

 

3. ЕКІЛІК – ОНДЫҚ  САНАҚШЫНЫҢ МИКРОСХЕМАСЫН СИНТЕЗДЕУ. (У2)

         Бұл курстық  жобада екінші- көбейткіш екілік- ондық есептеуіштен 8421 кодында әкелінеді. Санақшылар – деп кіріс арналарына түскен дабылдарды санап, жадында сақтап, оларды керекті кезінде шығыс арналарына шығара алатын құрылғыны айтады.

Ксч –сандық автоматтың ішкі күйлерінің саны.

Мүмкін Ксч =2k, мұнда k – бүтін сан болса, онда санақшы екілік деп аталады.

Мүмкін Ксч = 10k-онда ондақ санақшы.

Ең қарапайым санақшы– бұл триггер. Оның Ксч =2,үйткені ол екі күйде де бола алады.

Триггерлерді қосу мезетіне байланысты санақшылар синхронды және асинхронды болып бөлінеді. Асинхронды қосылу мезетінде триггерлердің бір  күйден екінші күйге ауысуы кезекпен жүреді, ал синхронды болғанда триггерлер бір мезетте ауысады.

Cанақшылар қосатын және шегеретін болады.

 Қосатын және шегеретін санақшылармен  қатар реверстік есептеуіштер  қолданулар табады. (+, -).

Бұл бөлімде біз санақшыны синтездейміз. Кез келген санақшыны синтездеу  үшін, қондырғының ақиқат кестесі маңызды болып келеді. Осы жағдайда-  бұл 8421 кодындағы кесте(кесте 2.1). Санақшыны құрастыру үшін Т-триггерлері, D-триггерлері және JK-триггерлерін қолдануға болады, біз JK-триггеррін таңдаймыз. JK - триггерін таңдаған себебіміз, бұл триггер арқылы J және K кірістерін тізбектей қосып Т-триггерін құрастыра аламыз.

 Санақшының күйлерінің жинақ  (кесте 3.2)  кестесі және де  оның ауысу (кесте 3.1). кестесі санақшыны құрастырудағы ажырамас бөлігі болып табылады.


 

 

Кесте 3.1. Санақшының ауысу кестесі.

           Ақиқат кестесінде триггерлердің бір қалыптан екінші қалыпқа тізбектей ауысуы сарапталады, бірінші бағана х1., бастап содан кейін санақшы ауысу кестесімен сәйкестендіреді, жинақталған нәтижелерді санақшының күйлерінің жинақ кестесіне толтырылады.

 

 

J1

K1

J2

K2

J3

K3

J4

K4

0

1

-

0

1

0

1

0

1

1

-

1

1

-

0

1

0

1

2

1

-

-

0

0

1

0

1

3

-

1

-

1

1

-

0

1

4

1

-

0

1

-

0

0

1

5

-

1

1

-

-

0

0

1

6

1

-

-

0

-

0

0

1

7

-

1

-

1

-

1

1

-

8

1

-

0

1

0

1

-

0

9

-

1

1

-

0

1

-

0

10

1

-

-

0

0

1

-

0

11

-

1

-

1

1

-

-

0

12

1

-

0

1

-

0

-

0

13

-

1

1

-

-

0

-

0

14

1

-

-

0

-

0

-

0

15

-

1

-

1

-

1

-

1




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кесте3.2.Cанақшы күйлерінің жинақ кестесі.

 

 Вейч картасын пайдаланып әрі қарай санақшы құрау үшін функциялар есептелінеді. Вейч картасын толтыруға қолайлы болуы үшін өзінің толыру тәртібі бар (таблица 3.3).

Кесте 3.3. Шығыс триггерлердің параметрлеріне сәйкес вейч картасын толтыру тәртібі.

 

       Вейч карталарға  сәйкес триггерлердің кірістері 3.1 суретте көрсетілген. Параметрлерді біріктіру жолымен функцияны жеңілдетеміз, ол арқылы санақшыны саламыз.

 

Сурет 3.1. триггерлердің кірісіне сәйкес вейч картасы.

Нәтижесінде мынадай функциялар аламыз:

     J1=K1=1; J2= ; K2=Q1 ; J3= ; K3 = J4=Q1 Q2Q3; K4= .

         3.3 суретте санақшының схемасы  берілген, бұл кері байланыс көмегі  арқылы К155ИЕ5 микросхемасында құрастырылған.

К155ИЕ5 микросхемасы асинхронды екілік санақшы болып келеді. Ол Т- триггерлардан  тұрады және 0 келтірілген екі R кірісі бар.

    

                                            

Сурет 3.3. К155ИЕ5 микросхемасында құрастырылған  санақшы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. АРАЛАС ЛОГИКАЛЫҚ СХЕМАЛАРЫ(Қ3,Қ4,Қ5).

         Комбинациялық логикалық схемалар (КЛС) немесе сандық қондырғылар комбинациялық түрде (КЦУ) – бұлар автоматты жадсыз. Шығыстағы әр бір символ символдармен анықталады, кіріс дәл қазіргі жұмыс істеп тұрған уақыт пен символдарға тәуелді емес.

Бұл бөлімде  екілік сандарды көбейту операциясын  істеу керек, бұл үшін мына қондырғылар  қолданылады – коньюктор немесе логикалық қондырғы «ЖӘНЕ».

5 суретте комбинациялық схема  көрсетілген, сандарды көбейтуге  арналған.

Тапсырмаға байланысты Қ3, Қ4, Қ5 микросхема таңдауымыз қажет.

А мен В көбейткен кезде жартылай көбейтінді шығады:

 

А4В1 , А3В1 А2В1 , А1В1 – 1-ші жартылай көбейтінді.

А4В2 , А3В2 А2В2 , А1В2 – 2-ші жартылай көбейтінді.

А4В3 , А3В3 А2В3 , А1В3 – 3-ші жартылай көбейтінді.

 

А және В сандарын разряд бойынша  көбейту үшін К555ЛА3 микросхемасын  қолданамыз.

 

 

 

 

 

 

 

5. ЫҒЫСТЫРУШЫ РЕГИСТРЫН ТАҢДАУ(Қ6, Қ7).

Регистр  – бұл сандық қондырғы, көп разрядты сандарды сақтауға арналған.

Регистр – триггерлердің жинағынан  тұрады, әр қайсысы белгілі бір сандарды сақтауға арналған. Сонымен қоса n – разрядты санды сақтау үшін регистр қажет, n- триггердан тұратын. Регистр тағы да мынадай міндеттер атқарады: регистрда сақталған санды белгілі бір сандық разрядты солға және оңға жылжытуы, санды паралельді формадан тізбекті формаға және керісінше айналдыруы.

Регистрға енгізілетін санның формасына  қарай регистрлар екі топқа бөлінеді: тізбекті және параллель.

Паралелльді регистрде барлық разрядтағы сандар кіріске бір мезетте кіреді.

 Тізбекті регистрға, кіріс сандар разрядтар жеке жеке кіреді (кіші разрядтан бастап).

5.1 суретте паралелльді регистрдің  микросхемасы графикалық шартты  белгісі берілген К155ТМ8 және уақытша  шешім қабылдау үшін бір данадан  қолданылады

К155ТМ8 микросхемасы – бұл мәліметті  сақтайтын регистр, төрт разрядты D-триггердан тұрадын. С кірісіндегі теріс полярлы импульстің төмендеуі арқылы триггерде жазу жүзеге асады.

R кіріске логикалық нөл түскен кезде триггерде жадты тазалау жүреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Сурет 5.1. К155ТМ8 параллельді регистр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. СУММАТОРДЫ ТАҢДАУ (Қ8, Қ9).

Әрі қарай шыққан жартылай көбейтіндіні жинастыру керек, бұл амалды сумматор құрылғысы жасайды. Сумматор – екілік санау жүйесіндегі сандарды бір бірімен қосу амалын жүргізеді.

6.1. суретте сумматордың жұмыс  істеу принципінің ақиқат кестесі. 

 

Кіріс

Шығыс

Қосылғыштар

Ауысу

Қосынды

Ауысу

Аi

Вi

Рi

Si

Рi+1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1


 

6.2. К155ИМ2 сумматордың микросхемасының тұрақты графикалық белгіленуі.

Толық емес сумматордың екі кірісі екі шығыс арнасы болады. S- қосу амалының нәтижесі шығатын, ал Р- қосындының сәйкесті разрядына симаған, жоғарғы разрядқа көшіруге дайындалған цифр орын аласатын арна.

К155ИМ2 элементі ЖӘНЕ – НЕМЕСЕ- ЕМЕС. Сумматорда есте сақтау қабілеті жоқ, яғни кірістегі сигнал өзгерсе шығыстағы мәліметтер өзгеріп отырады. Күйлер кестесіне байланысты сумматор жұмыс істейді.

Көп разрядты сандарды жинақталуында сумматор каскад бойынша қосылады, себебі Р1 шығысын келесі Р0 кірісімен жалғастыру үшін.Сондай ақ Екілік сандарды есептеп санау үшін сумматор қолданылады. Сонымен қатар есептеу амалын сумерования амалына азайғыш кодының санын қосымшаға алмастыру тәсілі арқылы орындайды, Р толықтыру разряды есепке алынбайды. Бiрлiктiң қосымшасы өздiң кiшi дәрежесiнiң сумматорының тасымалдауы кiрісіне 1-шi сигналдың беруiмен жүзеге асырылады

Жинақталған сандардан кірістерге А коды беріледі (А1 –кіші разряд, А4 – үлкен разряд),  В кірістеріне – екінші санның коды (В1 – кіші разряд, В3 – улкен разряд). Р0 –келесі микросхемадан тасымалдау. Соманың коды Sтың шығуларында қалыптасады, ал тасымалдау Рi– шығысында.

Біздің тапсырмамызға сәйкес, бiзге  үш екi дәрежелiк жартылай шығармалардың  жинақтауының операциялары үшiн екi екi дәрежелiк сумматорларға керек  болады (сурет7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 6.2. К155ИМ2 Сумматор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ЕКІЛІК САНДАРДЫ ПАРАЛЕЛЬ  ПІШІННЕН ТІЗБЕКТЕГІ ТҮРЛЕНДІРЕТІН  РЕГИСТР (Қ10).

Бұдан әрi, параллельді пішімдегі алынған көбейтіндіні келесі байланыс желісінің шығысына тізбекті пішіммен беру үшін түрлендіреміз. 8 суретте К555ИР9 асинхронды параллель жазатын және тізбектей санайтын мүмкіндігі бар, 8 разряд ығыстырғыш регистрдың микросхемасы көрсетілген. Онда, D0 – кірісі ақпаратты тізбектей жазуды, D1 – D8 кірістері ақпаратты параллель жазады, екі (L,C) тең құқықты кірістеріне тактілі импульс беріледі және ығыстырғыш регистрдың соңғы разрядының тікелей және теріс шығыстары бар.

Басқаларында логикалық 0 болғанда, С кірістерінің кез келгенінде тіріс  полярлы импульстың төмендеуі болғанда регистр триггерінде ауыстырып  қосу жүзеге асады.

Басқа кіріске импульс берілгенде, осы С кірістерінің кез келгеніне  логикалық 1 түссе, триггер ауысып қосуға тиым салады.

L кірісіндегі сигнал арқылы регистрдың жұмыс тәртібі анықталады: С кірісіне логикалық 1 импульсының төмендеуімен D0 кірісіне түсетін ақпараттың ығысуы жүргізіледі; В шығысында: L кірісінде логикалық 0 болғанда регистр триггерлеріндегі D1 - D8 кірісінде ақпаратты параллель жазу іске асады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 7.1. К555ИР9 Параллелді – тізбекті регистр.

 

 

 

 

 

 

 

8.ОҢ ТАҢБАЛЫ ЦИФРЛЫҚ  КӨБЕЙТКІШТІҢ ТОЛЫҚ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ  ЭЛЕКТРЛІК СХЕМАСЫ.

      8 суретте оң таңбалы екілік сандарды көбейткіштің толық құрылымдық электрлік сұлбасы көрсетілген.

       Құрастырылған  цифрлық оң таңбалы көбейткіштің  құрылымдық сұлбасында А кірісінде 3 разрядты көбейтілетін және В кірісінде 3 рязрядты көбейткіш қарастырылады.

       Курстық жобада  шифрлаушы DD1-DD8 микросхемасында құрастырылған. Микросхема шығысында А санын (5(10) = 0101(2)) екілік таңбамен қалыптастырады, шифратор коды – 8421. К155ИЕ5 микросхемасымен жүзеге асқан санақшының шығысында В санын (6(10)=0110(2)) таңбасы алынады. Одан әрі К555ЛИ3 микросхемасымен жиналған КЛС1, КЛС2, КЛС3 сұлбасында көбейту амалы орындалады.

       Әрбір жартылай  көбейтінді, екіншіден бастап, солға  қарай бір разряд ығыстырылады  – бұл амалды К155ТМ8 2 дана ығыстырғыш регистрді орындайды. Бұдан кейін алынған жартылай көбейтінді К155ИМ2 микросхемасындағы 4 разрядты сумматорда қосылады және алынған нәтиже кіші разрядтан бастап тізбекті түрде байланыс желісіне беріледі.

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПЕЦИФИКАЦИЯ

 

 

Позициалық белгіленуі

Аталуы

Саны

Ескерту

DD1-DD8

К155ЛЕ1

дана.

  

DD9

K155ИЕ5

 дана.

  

DD10

К555ЛИ3

 дана.

  

DD11-DD13

К555ЛИ3

дана.

  

DD14-DD15

К155TM8

 дана.

  

DD16-DD17

К155ИM2

 дана.

  

DD18

К555ИP9

 дана.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

  1. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. –СПб.: БХВ –Петербург, 2001. – 528 с.
  2. Калабеков Б. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. –М.: Горячая линия – Телеком, 2000. – 336 с.
  3. Новиков Ю. В. Основы цифровой схемотехники. –М.: Мир, 2001. – 379 с.
  4. Беузуглов Д. А., Калиенко И. В. Цифровые устройства и микропроцессоры. Учебник для ВУЗов – Ростов-на-Дону: Еникс, 2006. – 480 с.
  5. Бирюков С. А. Применение интегральных микросхем серии ТТЛ. –М.: Патриот, 1992. – 120 с.
  6. Гольденберг Л. М., Бутыльский Ю. Т., Поляк М. Н. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи.
  7. Калабеков Б. А., Мамзелев И. А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы.
  8. Опадчий Ю Ф., Глудкин О. П., Чуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника.
  9. Стрыгин В. В., Щаров А. С. Основы вычислительной микропроцессорной техники и программирования.
  10. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника.
  11. Бутыльский Ю. Т., Евреинов Э. В., Мамзелев И. А. Цифровая вычислительная техника, Учебник для ВУЗов

 

 

 

 

 

            

 

 

 

 

                 .