Разработка модели триггерного устройства на базе микросхем типа К564 с последующим использованием выходов (стр. 1 из 4)
Московский Государственный Технический Университет
им. Н. Э. Баумана
Калужский филиал
Кафедра ЭИУ2-КФ «Компьютерные системы и сети»
Курсовая работа
«Разработка модели триггерного устройства на базе микросхем типа К564 с последующим использованием выходов»
по курсу «Основы автоматизации проектирования»
Калуга, 2008
Техническое задание
Введение
Конструкторская часть
Проектирование триггера
Этап абстрактного синтеза
Этап структурного синтеза
Проектирование печатной платы
Технологическая часть
Общие сведения о системе P-CAD
Создание условно-графического обозначения элементов
Разработка посадочного места элементов
Создание библиотеки компонентов
Моделирование триггера. Временная диаграмма работы
Моделирование дополнительного элемента-счетчика К564ИЕ9
Разработка принципиальной электрической схемы
Проектирование печатной платы
Литература
Техническое задание
Разработать триггер, характеристическая таблица состояний которого приведена в таблице:
| X1 | X2 | Q(t+1) |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 |  |
| 1 | 0 | |
| 1 | 1 |  |
В качестве ЭЗЯ используется RS-триггер, выполненный в базисе И-НЕ.
Триггер изменяет состояние выхода при переходе сигналов “С”, Х1, Х2:
01 – то есть по положительному фронту, при этом:
a) триггер устанавливать в соответствующее состояние переходом сигнала “С”. Временное соотношение появления сигналов “С”, Х1, Х2 показано на временной диаграмме “а”;
b) триггер устанавливать в соответствующее состояние переходами сигналов Х1 и Х2 при наличии сигнала “С” (то есть С=1) в соответствии с временной диаграммой “b”.
c)
 |
“a”“b
рис.1
Введение
Общая методика схемотехнического проектирования триггеров.
Часто разработчику требуется триггер со специальными функциями, которым не удовлетворяют имеющиеся в наличии триггеры, то есть возникает задача проектирования произвольного триггерного устройства.
Проектирование триггера будем осуществлять с использованием канонического метода синтеза.
Канонический метод структурного синтеза применительно к триггерам позволяет свести задачу их синтеза к задаче структурного синтеза комбинационных схем. Результатом канонического метода структурного синтеза является система логических уравнений, выражающая зависимость сигналов функций возбуждения элементарных ЗЯ (hR, hS) от сигналов на входе триггера и сигналов с выхода ЗЯ.
Метод включает в себя следующие процедуры этапов абстрактного и структурного синтеза:
Этап абстрактного синтеза:
1.Выбор элементарной ЗЯ, на которой реализуется триггер.
2.Определение характеристической таблицы для выбранной ЗЯ.
3.Составление первичной таблицы переходов.
4.Сокращение первичной таблицы переходов.
5.Составление граф-схемы переходов.
6.Кодирование внутренних состояний триггера.
7.Составление обобщенной таблицы переходов триггера во времени.
Этап структурного синтеза триггера:
1.Получение и минимизация функций возбуждения ЗЯ.
2.Составление структурной схемы триггера.
Конструкторская часть
Проектирование первого триггера осуществляется по условию, т.е. триггер устанавливать в соответствующее состояние переходом сигнала С. Одновременное изменение сигналов С и любого из Х запрещено.
Этап абстрактного синтеза
Тип ЭЗЯ: В качестве ЭЗЯ задан RS-триггер, выполненный в базисе И-НЕ.
Характеристическая таблица функций возбуждения RS-триггера
Полная таблица состояний триггера будет иметь вид:
Таблица 1
| N | hS hR Qn | Qn+1 |
| 0 | 0 0 0 | 0 |
| 1 | 0 0 1 | 0 |
| 2 | 0 1 0 | 0 |
| 3 | 0 1 1 | 1 |
| 4 | 1 0 0 | 0 |
| 5 | 1 0 1 | 1 |
| 6 | 1 1 0 | 1 |
| 7 | 1 1 1 | 0 |
По полученной таблице состояний триггера табл.1 определим характеристическую таблицу функций возбуждения триггера (Табл.2). Число строк этой таблицы равно 4, а количество столбцов (для функций возбуждения) равно числу логических входов триггера. Из полной таблицы переходов найдём значения для hSи hR, которые вызывают переход триггера из состояния 0 в состояние 0. Комбинация состояния 00 встречается три раза. Эта комбинация возможна при сигналах: 00, 01, 10. Переменная R принимает произвольное значение (0 или 1), и переменная S принимает произвольное значение(0 или 1). Переход триггера из состояния 0 в состояние 1 происходит один раз при сигнале 11, то есть R=1, а S=1. Переход триггера из состояния 1 в состояние 0 происходит два раза при сигнале 00, 11. Переход триггера из состояния 1 в состояние 1 происходит два раза при сигналах: 01, 10. Подставим полученные значения R и S в таблицу и получим окончательную таблицу возбуждения RS-триггера в базисе И-НЕ.
Характеристическая таблица функций возбуждения RS-триггера в выбранном базисе имеет следующий вид:
Таблица 2
| Qn | Qn+1 | hS | hR |
| 0 | 0 | 1 | — |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | — | 1 |
Составление первичной таблицы переходов
Так как всего может быть 8 наборов сигналов СХ1Х2, в первичной таблице будет 8 столбцов и 16 строк с устойчивыми состояниями. На первом шаге этапа в первичную таблицу переходов заносим все устойчивые состояния, соответствующие всем наборам входных сигналов.
Прежде чем находить переходы между устойчивыми состояниями, которые совершает триггер при изменении состояния входов, введём понятие действующего (эффективного) сигнала С, Х1 и Х2 (
).В данном случае, действующим сигналом является переход 10 на любом входе. Обозначим действующие сигналы через
. Теперь можно записать, что: 
если на входах С, Х1 и Х2 имеет место переход 10; 
если на входах С, Х1 и Х2 имеет место переходы 00, 01 и 11.Кроме того, имеет место условие, что одновременное изменение сигнала C с сигналами Х1 и Х2 недопустимо.
Далее, в соответствии с таблицей 1, заполняем первичную таблицу переходов:
Таблица 3
| № сост. | С Х1 Х2 | Q | |||||||
| 000 | 001 | 010 | 011 | 100 | 101 | 110 | 111 | ||
| 1 | (1) | 2 | 3 | 4 | 5 | — | — | — | 0 |
| 2 | 1 | (2) | 3 | 4 | — | 6 | — | — | |
| 3 | 1 | 2 | (3) | 4 | — | — | 7 | — | |
| 4 | 1 | 2 | 3 | (4) | — | — | — | 16 | |
| 5 | 1 | — | — | — | (5) | 6 | 7 | 8 | |
| 6 | — | 2 | — | — | 5 | (6) | 7 | 8 | |
| 7 | — | — | 3 | — | 5 | 6 | (7) | 8 | |
| 8 | — | — | — | 4 | 5 | 6 | 7 | (8) | |
| 9 | (9) | 10 | 11 | 12 | 5 | — | — | — | 1 |
| 10 | 9 | (10) | 11 | 12 | — | 14 | — | — | |
| 11 | 9 | 10 | (11) | 12 | — | — | 15 | — | |
| 12 | 9 | 10 | 11 | (12) | — | — | — | 8 | |
| 13 | 9 | — | — | — | (13) | 14 | 15 | 16 | |
| 14 | — | 10 | — | — | 13 | (14) | 15 | 16 | |
| 15 | — | — | 11 | — | 13 | 14 | (15) | 16 | |
| 16 | — | — | — | 12 | 13 | 14 | 15 | (16) | |
Сокращение первичной таблицы переходов
Сокращённая таблица переходов получается из первичной таблицы с помощью объединения строк с совместимыми состояниями.
Состояния называются совместимыми, если значения входов для этих строк одинаковы, а номера состояний, записанные в соответствующих столбцах, совпадают или друг с другом, или с фиктивными состояниями “Ф” (для не полностью определённых цифровых автоматов).
При объединении строк (состояний) необходимо придерживаться следующих правил:
а) если объединяются одинаковые номера состояний в скобках и без них, то результирующее состояние должно быть в скобках;
б) если объединяются фиктивные состояния и состояния, соответствующие какому-либо номеру, то в строке сокращённой таблицы пишется этот номер.
В общем случае объединение строк можно произвести различными способами. При проектировании триггеров следует рассмотреть все возможные способы объединения строк и получить различные структурные и принципиальные схемы триггеров, из которых выбирают те, которые обеспечивают наилучшее значение параметров.