Методические указания к курсовой работе для студентов направления 654600 "Информатика и вычислительная техника" (стр. 3 из 5)
Существуют два основных схемотехнических подхода к реализации распределителей:
1. на основе кольцевого регистра сдвига логической единицы;
2. на базе двоичного счетчика по основанию n с дешифратором.
Простейшая схема пятиразрядного кольцевого регистра на основе D-триггеров представлена на рис. 13. Из неё видно, что в исходном состоянии (после подачи сигнала начальной установки, условно называемого "Уст "0") на выходе F0 находится логическая единица, которая при подаче тактовых импульсов С двигается по кольцу и обеспечивает реализацию требуемой временной последовательности (см. рис. 12).
Если же в исходном состоянии требуется обеспечить логический ноль на всех выходах распределителя, то рассмотренная схема (рис. 13) дополняется ещё одним установочным триггером S-R (ТУ) и схемой 2ИЛИ (рис. 14).Второй подход к реализации распределителя предполагает, что в состав данного устройства входят (см. рис. 15):
1. двоичный счетчик СТ по основанию n (на рисунке n = 5);
2. дешифратор DC.
Обратная связь с выхода дешифратора на вход счетчика обеспечивает принудительное обнуление последнего (переход в исходное состояние) после подсчета n импульсов, то есть реализует требуемое основание счёта. 
Пример реализации двоичного счетчика на основе D-триггеров и его временная диаграмма представлены на рис. 16. На следующем рисунке изображен дешифратор на четыре входа на основе элементов И. Более подробно реализация данных узлов на основе отдельных триггерных и логических структур рассмотрена в работах /8; 12 - 17; 19/.
Рассмотренные подходы к проектированию распределителя требуют использования математических методов для оптимизации его структуры, изучение которых производится в соответствующих математических курсах для данного направления.
Если базовая для курсовой работы ИС включает в свой состав СТ и DC в виде интегральных узлов (отдельных микросхем) /5; 9; 10; 19/, то допускается реализация распределителя на их базе. В общем случае выбор подхода к синтезу распределителя производится на основе критерия минимизации числа корпусов микросхем. Процесс
 |
расчета подробно приводится в пояснительной записке.
2.5. Разработка структуры генератора прямоугольных импульсов.
В соответствии со структурными схемами проектируемых устройств (рис. 1, 3) выдача управляющих сигналов распределителями производится под воздействием последовательности прямоугольных импульсов, вырабатываемых генератором G. Существует широкий спектр подходов /6; 8; 9; 13 - 16/ к их реализации (на основе ОУ, логических элементов с rc цепями и так далее). В рамках данной курсовой работы предлагается синтезировать генератор на базе ждущих или автоколебательных мультивибраторов, входящих в состав базовых ИС в виде отдельных МС. Для этого необходимо найти по справочнику соответствующую МС, рассчитать значения задающих период колебании резистора R и ёмкости С или напряжения управления Uуп, выбрать по /З; 4/ номиналы и марки сопротивлений и конденсаторов, определить требования к коммутации в микросхеме (например, генератор может быть реализован на основе соединенных в кольцо одновибраторов /9, с.285/). Если в составе базовой ИС мультивибраторы отсутствуют, то рекомендуется реализовать генератор на базе элементов другой серии с дальнейшим преобразованием, если потребуется, уровней посредством соответствующих ИС (п. 2.3.1).
Требуемая частота сигнала на выходе генератора определяется как
fG = 1/ТJ ,
где ТJ – длительность интервала переключения входов усилителя или цепей обратной связи (см. табл. 2, 3 Приложения 1).
При очень низкой частоте генерируемых импульсов их фронты слишком пологи. Такие импульсы непригодны для переключения тактовых входов последующих элементов (триггеров, логических схем и т.п.). Поэтому частота генерируемых импульсов не должна быть ниже 1 кГц. Для обеспечения требуемой по заданию частоты
между распределителем и генератором вводится делитель в виде двоичного счетчика по основанию
n = fG /fP,
где fP = 1/ТJ - требуемая на входе распределителя частота. В составе некоторых ИС существуют в виде отдельных МС готовые делители частоты с переменным (устанавливаемым) коэффициентом деления.
2.6. Внешнее окружение проектируемого устройства.
Предполагается, что проектируемое устройство является встраиваемым (т. е. размещается на отдельной плате) и реализует связь с внешним окружением через колодки разъёмов. Разъём входа включает:
1. входные усиливаемые напряжения;
2. сигнал начальной установки устройства (Уст. “0”, рис. 13, 14);
3. сигнал запуска/остановки работы устройства;
4. шины цепей питания.
Последний из этих сигналов подаётся на схему логического И (см. рис. 18) и стробирует выходные сигналы генератора.
Выходной разъём устройства коммутирует выходной сигнал ОУ (усиленный сигнал).
Колодка разъёма графически оформляется в виде таблицы, состоящей из трёх полей: “Контакт”, “Цепь” и “Адрес” (см. /2/, табл. 1.11.1).Так как общее число входных и выходных контактов не превышает 16, то может быть использован разъём марки ГРППМ – 16.
1. Усилитель с переменным коэффициентом усиления.
Таблица 2
| № вар | ФИО студента | Коэффициенты усиления КUi | ТJ, с | Базовая ИС | Включение ОУ | RC, kOm | IУ, mA | Тип ОУ |
| 1 | Бейбулатов | 10; 15; 12; 7; 5 | 3 | 133 | И | 4,7 | 7 | КР140УД11 |
| 2 | Вдовенко | 3,5; 4; 25; 3 | 47 | К155 | П | 1,5 | 13 | 154УД2 |
| 3 | Демушкин | 127; 4; 8,5 | 50 | КМ155 | И | 11 | 19 | 154УД3 |
| 4 | Доманицкий | 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 | 8 | 134 | П | 10 | 28 | КР544УД2 |
| 5 | Картавенко | 5; 2; 7; 9; 11 | 14 | 1531 | И | 15 | 37 | КР574УД1 |
| 6 | Кельман | 2; 4; 3; 2; 1; 2; 7 | 5 | 530 | П | 12 | 45 | КР574УД2 |
| 7 | Клочкова | 1; 4; 1; 4; 1; 7; 1; 9 | 3 | КР531 | И | 25 | 3 | 140УД23 |
| 8 | Коленко | 23; 3; 41; 4; 9; 98 | 5 | К555 | П | 1,7 | 8 | К140УД20 |
| 9 | Колесникова | 9; 14,5; 10; 23; 101 | 3 | КМ555 | И | 11 | 15 | К157УД2 |
| 10 | Костоланов | 11; 21; 31; 41; 51; 61 | 17 | 533 | П | 2,3 | 23 | КМ551УД2 |
| 11 | Новгородская | 1; 5; 16; 26; 8; 4; 6 | 89 | КР1531 | И | 4,1 | 29 | К1423УД2 |
| 12 | Поляков | 2; 16; 13; 8; 6; 4; 5 | 5 | КР1533 | П | 9,8 | 36 | К1423УД3 |
| 13 | Розлуцкая | 3; 17; 14; 9 | 9 | КР134 | И | 14 | 9 | КР1426УД1 |
| 14 | Румовская | 4; 18; 15 | 7 | 1533 | П | 2,3 | 14 | К157УД3 |
| 15 | Сандровский | 5; 19; 16; 10 | 5 | К176 | И | 1,1 | 20 | К1401УД1 |
| 16 | Хляка | 6; 20; 17; 11; 7 | 3 | К561 | П | 11 | 30 | К1401УД2 |
| 17 | Чирков | 7; 21; 18; 12; 8; 5 | 1 | 564 | И | 2,1 | 38 | К1401УД3 |
| 18 | Шабалин | 8; 19; 13; 9; 4; 6; 4; 7 | 81 | КР1561 | П | 3,1 | 46 | К1401УД4 |
| 19 | Шашкин | 9; 8; 4; 4,5; 17; 7 | 44 | 1564 | И | 4,1 | 8 | 140УД6 |
| 20 | Шипилов | 3; 5; 17; 9; 113; 48 | 13 | 133 | П | 5,1 | 14 | КР1407УД2 |
| 21 | Алдушин А. | 150; 5; 6; 4 | 9 | К155 | И | 6,1 | 20 | 140УД7 |
| 22 | Волосатов А. | 14; 3; 5; 44; 4 | 1 | КМ155 | П | 16 | 29 | 140УД8 |
| 23 | Габуров И. | 15; 4; 8; 4; 7; 2; 7 | 2 | 134 | И | 2,6 | 38 | 140УД9 |
| 24 | Дышневич Н. | 21; 1; 23; 14; 21; 3; 8 | 4 | 1531 | П | 16 | 46 | 140УД18 |
| 25 | Здоров Ф. | 10; 15; 35; 12; 4; 127 | 48 | 530 | И | 13 | 4 | 140УД20 |
| 26 | Ильчук Е. | 7; 25; 4; 1; 5; 3; 8; 42 | 5 | КР531 | П | 17 | 9 | 140УД3 |
| 27 | Ильяш Л. | 6; 5; 4; 21 | 49 | К555 | И | 14 | 16 | 153УД5 |
| 28 | Краснобаев М. | 17; 4; 5; 6; 3 | 6 | КМ555 | П | 18 | 24 | 153УД6 |
| 29 | Кузин С. | 10; 15; 12; 7; 5 | 3 | 533 | И | 15 | 3 | 154УД1А |
| 30 | Литвинов К. | 3,5; 4; 25; 3 | 47 | КР1531 | П | 12 | 8 | 157УД1 |
| 31 | Парахин К. | 127; 4; 8,5 | 50 | КР1533 | И | 25 | 15 | 544УД1А |
| 32 | Пономарев Г. | 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7 | 8 | КР134 | П | 1,7 | 23 | 553УД1 |
| 33 | Трошин Н. | 5; 2; 7; 9; 11 | 14 | 1533 | И | 11 | 29 | 553УД2 |
| 34 | Шахматова Л. | 2; 4; 3; 2; 1; 2; 7 | 5 | К176 | П | 2,3 | 36 | 1401УД1 |
2. Усилитель с коммутацией входов.