Разработка цифрового микропрограммного автомата

Таблица функционирования содержит графы, в которые заносят данные следующего состояния, в которые должны перейти устройства и входные сигналы комбинационного узла.

Сигналы установки триггера записываются путем сравнения текущего состояния триггера со следующим и проставляются в таблице в соответствии с типом перехода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Текущее состояние					Следующее состояние					условия				Сигнал управления триггерами								Выходные сигналы
№	Q4	Q3	Q2	Q1	№	Q4	Q3	Q2	Q1	X4	X3	X2	X1	J4	K4	J3	K3	J2	K2	J1	K1	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
A0	0	0	1	1	A1	0	1	0	0	-	-	-	-	0	-	1	-	-	1	-	1	1	0	0	0	0	0	0
A1	0	0	0	1	A2	0	1	0	1	-	-	-	0	0	-	-	0	0	-	1	-	0	1	0	0	0	0	0
A2	0	0	1	1	A3	0	1	1	0	-	-	-	-	0	-	-	0	1	-	-	1	0	0	1	0	0	0	0
A3	0	1	0	0	A4	0	1	1	1	-	-	-	-	0	-	-	0	-	0	1	-	0	0	0	1	0	0	0
A4	0	1	0	0	A5	1	0	0	0	-	-	-	-	1	-	-	1	-	1	-	1	0	0	0	0	1	0	0
A5	0	1	0	1	A3	0	1	1	0	-	-	0	-	-	1	1	-	1	-	0	-	0	0	0	0	0	1	0
A6	0	1	1	0	A2	0	1	0	1	0	-	-	-	-	1	1	-	0	-	-	0	0	0	0	0	0	0	1
A6	0	1	1	1	A0	0	0	1	1	1	-	-	-	-	0	0	-	1	-	-	0	0	0	0	0	0	0	1
A5	1	0	0	0	A0	0	0	1	1	-	1	-	-	-	0	0	-	1	-	1	-	0	0	0	0	0	0	0
А1	1	0	0	0	А6	1	0	0	1	-	-	-	1	0	-	-	1	0	-	1	-	0	0	0	0	0	1	0
А4	1	0	0	1	А0	0	0	1	1	-	-	1	-	0	-	-	1	-	0	-	0	0	0	0	0	0	0	0

 

Таблица 3.3- Таблица функционирования состояний

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Составление  логических выражений для комбинационной  части схемы.

По заполненной таблице функционирования (Таблица 3.3) составляю логические выражения МПА.

Для четвертого входа триггера:

Для третьего входа триггера:

Для второго входа триггера:

Для первого входа триггера:

Для выполнения операций:

 

 

4 Синтез преобразователя кода

В данной курсовой работе необходимо предусмотреть  цифровую индикацию всех состояний МПА. Для этой цели нам понадобиться  преобразователь кода, который под действием управляющих сигналов будет изменять состояния на своих выходах в таком порядке, в каком будут  изменяться состояния на выходах  КЦУ и будут высвечиваться соответствующей цифрой.

Для того, чтобы построить  преобразователь кода необходимо составить таблицу переходов из кода «8421» в семисегментный. По таблице соответствия строятся диаграммы Вейча (или карты Карно). Для получения логических выражений функции выходного сигнала и осуществляется  минимизация.  Затем строится  логическая схема по полученным  функциям, выбираются микросхемы заданной серии и строятся схемы преобразователя кода с использованием выбранных микросхем.

 

Десятичное число	Код «код с  избытком  три»				Семисегментный код
	X4	X3	X2	X1	A	B	C	D	E	F	G
0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	1	0
1	0	1	0	0	0	1	1	0	0	0	0
2	0	1	0	1	1	1	0	1	1	0	1
3	0	1	1	0	1	1	1	1	0	0	1
4	0	1	1	1	0	1	1	0	0	1	1
5	1	0	0	0	1	0	1	1	0	1	1
6	1	0	0	1	1	0	1	1	1	1	1
7	1	0	1	0	1	1	1	0	0	0	0
8	1	0	1	1	1	1	1	1	1	1	1
9	1	1	0	0	1	1	1	1	0	1	1

 

Таблица 4.1 – Таблица соответствия кодов

 

 

                      

 

 

 

 

                        

 

 

 

                      

 

Для построения логической схемы преобразователя кода перехожу в базис  И-НЕ:

a= 2×(Q1×Q3) ×(Q1× 3)× 4

b=(Q2×Q1) × 3× ( 2× 1)

c=Q1× 2×Q3

d= 4×( 3× 1)×( 3×Q2)×(Q3× 2×Q1)

e= ( 3× 1) ×( 1×Q2)

f= 4×( 2×Q3) ×(Q3× 1)×( 3× 2× 1)

g= ( 3×Q2)×(Q3× 2)× 4×(Q3× 4× 1)

 

 

 

5 Выбор индикатора

Цифровая индикация применяется в вычислительной технике для того, чтобы конструировать более компактную аппаратуру и конструировать ее состояние. Существует несколько видов индикаторов. Их подразделяют  на вакуумные накаливаемые, вакуумные  люминесцентные знакосинтезирующие и жидкокристаллические знакосинтезирующие индикаторы.

В курсовой работе в качестве элементов индикации будут использоваться светодиодные индикаторы. Светодиодный индикатор, построенный на светоизлучающем диоде(СИД), представляют собой пластину, в которой технологически сформирован p-n переход, дырочные p-n  электронные n-области перехода выполняют роль электродов. Они имеют контактные площадки, к которым приварены выводы для подключения к источнику питания. В качестве элемента индикации используется индикатор АЛС 324А.

Цифровой индикатор типа АЛС 324А  изготавливают из монументных кристаллов арсенид-фосфорида галлия по планарной технологии для аппаратуры различного применения в условиях умеренного и тропического климатов. Этот индикатор с высотой знака до 7,5 мм предназначен для преобразования низковольтных электрических сигналов в визуальную буквенно-цифровую информацию. Все цифровые индикаторы  с высотой знака свыше 12-18 мм выпускаются как гибридные приборы, основанные на принципе рассеивания света. Они содержат кристаллы небольших размеров, размещенных на основании корпуса в соответствии с заданной конфигурацией знака. Видимые габариты элементов изображения формируются пластмассовым светодиодом. Оптическое преобразование изображения точечного источника света в изображение светящего элемента индикатора происходит  за счет многократного рассеивания и отображения света внутри светопровода. Рассеивание света обеспечивается либо с помощью специального светорассеивающего полимера, либо при помощи диффузио-рассеивающей пленки, помещаемой на лицевой поверхности светопровода.

Основными параметрами индикатора типа АЛС 324А являются:

- цвет свечения - красный

- число сегментов -8

- размер знака - 4.5-7.5 мм

 

 

 

- сила света при  Iпр =20 мА, не менее, мккд: для сегментов – 150

- спектральное распределение – 650-670 мм

- постоянное прямое напряжение  при Iпр =20 мА – 2.5В

- постоянный прямой ток через сегмент – 20мА

- схема включения – общий  катод

- максимально допустимый ток  через сегмент, при  Т=60/350С, 25-0.5 мА

- максимально допустимый импульсный  ток прямой, при Тч= менее 10мс,не больше 300мА

- максимально допустимая мощность  рассеивания при Т=-60/+350С – 500мВт, при Т=+35/+700  – 500 – 10мВт

- максимально допустимое обратное  напряжение – любой формы и  периодичности

- при Т=-60/+700С – 5В

- число выводов – 14

- уровень внешнего освещения  – 200-300

- размер информационного поля  – 10,2 /19,5

- угол обзора – 45%

- угол наклона цифры - 100

- время готовности – 1с

- разброс силы света – 3 отн.ед.

- относительная влажность воздуха  при Т=+350С – 97%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 5.1- Схема включения индикатора АЛС 324 А

 

 

Рис 5.2- Наглядное изображение индикатора

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Выбор микросхем

       По заданию  выбираю ИМС серии КР- 1555, тип триггера используемого ТВ-6

Были выбраны схемы:

К 555ЛА2 логический элемент 8И-НЕ. (Рисунок 6.1) имеет 1 логический элемент.

К 555ЛА1 логический элемент 4И-НЕ. (Рисунок 6.2) имеет 2 логических элементов.

К 555ЛА4 логический элемент 3И-НЕ. (Рисунок 6.3) имеет 3 логических элементов.

К 555ЛА3 логический элемент 2И-НЕ. (Рисунок 6.4) имеет 4 логических элементов.

К 555ЛА18 логический элемент 2И-НЕ. (Рисунок 6.5) имеет 2 логических элементов.

Дешифратор используется 1533 ИД3.(Рисунок 6.6)

Триггер используется JK 1533 ТВ15. (Рисунок 6.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 6.1- микросхема К 555ЛА2

Рисунок 6.2- микросхема К 555ЛА1

 

Рисунок 6.3- микросхема К 555ЛА4

 

Рисунок 6.4- микросхема К 555ЛА3

 

 

 

 

Рисунок 6.5- микросхема К 555ЛА18

Рисунок 6.6- микросхема 1533 ИД3

Рисунок 6.7- микросхема 1533 ТВ15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Формирование логической схемы управляющего устройства МПА

Схема управляющего устройства МПА изображена на рисунке 7.1.

Для её реализации переводим логические выражения МПА в базис И-НЕ:

Для первого входа триггера:

Для второго входа триггера:

Для третьего входа триггера:

Для четвертого входа триггера:

Для выполнения операций:

 

                   Рисунок  7.1- схема логического управляющего устройства МПА

 

 

8.Техническое  описание работы устройства

На вход комбинационной схемы управления триггерами поступают комбинации сигналов, отражающих состояние памяти Q и комбинации входных сигналов X. С учетом этих множеств комбинаций схема формирует серии сигналов, управляющих состоянием триггеров. Кодовые комбинации образуют, внутреннее состояние триггеров образуют внутреннее состояние цифрового автомата (A).

Комбинационная схема формирования выходных сигналов создает сигналы Y, которые могут использоваться для управления некоторыми узлами, для активизации процессов в других системах.

Поступивший сигнал приходит на дешифратор и проходит через управляющее устройство МПА, где выделяется выходной сигналы и в то же время поступает на преобразователь.

Затем, с преобразователя сигнал поступает на индикатор, который высвечивает нынешнее состояние МПА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В процессе выполнения  курсовой работы я научился синтезировать  устройство микропрограммного автомата, разработал МПА для выполнения одной команды, состоящей из нескольких микрокоманд.

Проектируемое устройство сформировала по принципу схемной логики, что дает нам возможность  выполнения только заданного алгоритма. Также в этой работе я сформировала схему  преобразователя кода для элемента индикации типа АЛС 324 А. Во время выполнения этой работы закрепила теоретические навыки, полученные в процессе обучения. В результате курсового проекта я сформировала общую схему, приведенную на формате А1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы