7226

Построить электронное устройство в соответствии с предложенной схемой и исходными данными

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

1. Введение Целью курсового проекта является закрепление знаний по курсу Схемотехника ЭВМ и освоение методов расчета, схемотехнического проектирования и конструирования блоков и элементов ЦВМ. При выполнении проекта необходимо построить электронно...

Русский

2013-01-18

712.5 KB

21 чел.

1. Введение

Целью курсового проекта является закрепление знаний по курсу «Схемотехника ЭВМ» и освоение методов расчета, схемотехнического проектирования и конструирования блоков и элементов ЦВМ.

При выполнении проекта необходимо построить электронное устройство в соответствии с предложенной схемой и исходными данными, которое обеспечило бы заданную точность и качество работы.

Разработка устройства включает в себя следующие этапы :

  •  Составление и обоснование выбора функциональной схемы;
  •  Обоснование выбора используемой для проектирования элементной базы;
  •  Составление принципиальной схемы;
  •  Моделирование устройства на ЦВМ и описание его работы с использованием временных диаграмм ;
  •  Конструирование проектируемого устройства ;

В данном курсовом проекте, в соответствии с вариантом задания, отражена разработка  блока памяти для работы  с периферийными устройствами.

Разработка блока для работы памяти с периферийными устройствами является очень актуальной задачей.

Данное устройство содержится практически в любой ЦВМ.


                   2. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В соответствии с заданием, в данном курсовом проекте разрабатывается вычислительная  система блока для работы памяти с периферийными устройствами :

Разрядность слова – 4

Объем ОЗУ – 128 слов

Функциональная схема вычислительной системы приведена на рис 1.

                        Блок для работы памяти с периферийными устройствами.

   

                                               Рис. 1 Функциональная схема

           По сигналу чтения происходит чтение данных из памяти. Соответственно, по сигналу записи происходит запись данных, поступающих из периферийного устройства, в ОЗУ. В один момент времени может быть разрешена либо только операция записи , либо только операция чтения.

           Для реализации системы используются 8 схем памяти разрядностью 4 бита.

           Для выполнения операции записи, необходимо подать разрешающий сигнал записи. Чтение  происходит по тому же адресу,  что и запись. Выходы всех схем памяти объединяются и подаются на единую шину данных, подключенную к выходному регистру данных.

            3. выбор элементной базы

Для того чтобы выбрать элементную базу проектируемого устройства необходимо провести сравнительный анализ различных серий микросхем. (Таблица 1 )

                Таблица 1

Типы микросхем tз,нс Pmax,мВт

ТТЛ 5..10 1..10

ТТЛШ 1..3 1..5

КМДП 3..80 0.0002..0.2

ЭСЛ 1..2 30..50

И2Л 1..25 0.1

Основываясь на этом, в данном проекте рассматриваются ТТЛ-схемы, представляющие наиболее полный функциональный набор микросхем, обладающих необходимыми параметрами и доступностью, справочной информацией для проектировщика.

Отечественная промышленность выпускает большой набор интегральных микросхем. Широкое применение для построения устройств находят цифровые микросхемы ТТЛ: серий – К155, К555, К531.

В данном проекте используются микросхемы серии К555. Микросхемы серии К555 были выбраны из-за малой энергетической потребности  в отличии от серии К155 и К531 и наличия всех необходимых элементов.

 


Регистр ИР1

ОЗУ РУ2.

4. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

                   Micro-Cap V 9.0.3.0.1

 

Программа Micro-Cap V 9.0.3.0.1 имеет удобный пользовательский интерфейс. Программа позволяет моделировать не только аналоговые, но и цифровые и аналого-цифровые электронные устройства.

Воспользуемся программой Micro-Cap V 9.0.3.0.1 для непосредственного конструирования  и тестирования разрабатываемого нами  узла ЦВМ (рис. 4)

 


Диаграммы показывающие работу блока изображены на рисунке 5.

 


5. ПРИМЕНЕНИЕ МАКРООПРЕДЕЛЕНИЙ (макросов) ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ УСТРОЙСТВ И   

ПОСТРОЕНИИ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ.

В процессе моделирования устройств в ряде случаев отдельные элементы  могут отсутствовать в библиотеке компонентов. В этом случае необходимо строить макросы, представляющие собой компиляцию однородных или разнородных элементов и объединенных в отдельную схему, которой присваивается некоторое название. Подобную процедуру также удобно применять для объединения блоков схемы одинакового функционального назначения  с целью упрощения самой принципиальной схемы.

           Рассмотрим процедуру составления макроса на примере разрабатываемой в данном курсовом проекте оперативной памяти.

 Входы: 7 входов адреса, для выбора слова, 4 входа данных, сигнал очистки ОЗУ(R), сигналы записи (W) и чтения (RE).

Выходы: ОЗУ имеет 4 выхода данных.

Принцип работы:

1) Чтение: После подачи кода адреса на входы A0-A6 подается сигнал чтения для чтения из памяти.

2) Запись: Необходимо на вход данных подать входное слово, на входы адреса адрес, куда необходимо записать слово и затем подать сигнал записи.

Для создания макроса открываем меню Файл, выбираем пункт Новый, выбираем Schematic, нажимаем кнопку OK. Появляется пустое окно, в котором  нужно нарисовать схему, изображенную на рисунке 6 и сохранить под именем «ram128x4», с расширением Macro(*.mac)

Затем в  меню Окно выбираем пункт Редактор компонентов. Справа в дереве выбираем нужную нам группу и Нажимаем кнопку ADD, вводим имя «ram128x4», рисуем фигуру, соответствующую разрабатываемому нами элементу, затем нажимаем кнопку CLOSE, подтверждая сохранение изменений (рис.7) 

 


Затем вторично выбираем меню Окно, выбираем пункт Редактор компонентов  

Нажимаем кнопу Add component.В поле Name пишем «ram128x4»,В поле Shape выбираем «ram128x4». В поле Definition выбираем Macro. Устанавливаем галочку в поле Assign Component Name to File. В окне с изображением схемы наводим курсор на каждую ножку и вводим её название в соответствии с названиями на схеме.Нажимаем кнопку CLOSE, подтверждая сохранение изменений (рис.8).


                                                       Рисунок 8 –Редактор компонентов

Полностью принципиальная схема изображена в С.42.2201.4641.КР.04.Э3

 


6. Обеспечение помехоустойчивости   

     плат (разработка цепей питания)

Для подавления ВЧ и НЧ помех, поступающих в устройство по цепям питания на платах устанавливаются развязывающие конденсаторы по питанию.

1). НЧ помехи блокируются электролитическими конденсаторами, типа К50-12, К50-38,  К50-68 из расчета 0,1 мкФ.*N, где N – общее количество микросхем на плате.

С1нч = 0,1 * 17 = 1,7 . Из справочных таблиц выбираем конденсатор

 С1нч: К50-12-25В-5мкФ±10% ОЖО.464.023ТУ

  Устанавливается между шинами +5В и общий провод возле разъема.

2). Для подавления ВЧ помех на каждую ИМС повышенной степени интеграции устанавливается керамический конденсатор, типа К10-7, К10-17,    К10-62, емкостью 0,1 мкФ.

 С2..С4вч: К10-17-1а-Н50 – 0,1мкФ±10% ОЖО.460.107ТУ

  Устанавливается между шинами +5 и общим проводом возле соответствующей ИМС.

3). Если в устройстве есть ряды ИМС, состоящие только из ИМС типа «Логика», то на каждый такой ряд устанавливается один конденсатор  для подавления ВЧ помех (К10-7, К10-17, К10-62) из расчета 0,002 мкФ*К, где К – количество микросхем в ряду.

 

4). Если в одну ряду кроме ИМС типа «Логика» располагаются ИМС повышенной степени интеграции, то установка дополнительного конденсатора, блокирующего высокочастотные помехи на ИМС типа «Логика», не требуется.

                                                  Рисунок 9

Контакты 14 микросхем подключить к цепи А (+5В).

Контакты 7 микросхем подключить к цепи B (Общий).


DATA

Двунаправ-ленный

RG

DATA

RAM

ШУ

Адрес

ячейки

DATA

DC

Сигнал

записи

Сигнал

чтения

DATA


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9003. Предмет, структура и функции философии, всеобщие свойства и связи 43.5 KB
  Предмет, структура и функции философии Предметом философии являются всеобщие свойства и связи (отношения) действительности - природы, общества, человека, отношения объективной действительности и субъективного мира, материального и идеального, б...
9004. Философия Древнего Востока. Проблема совершенного человека 38.5 KB
  Философия Древнего Востока. Проблема совершенного человека Буддизм - религиозно-философское учение, возникшее в древней Индии в VI – V вв. до н. э. и превратившееся в ходе его развития в одну из трех - наряду с христианством и исламом...
9005. Ранняя греческая философия. Древнегреческая философия 40.5 KB
  Ранняя греческая философия Древнегреческая философия представляет собой совокупность учений, развившихся с VI в. до н.э. по VI в. н.э. (от формирования архаических полисов на ионийском и италийском побережьях до расцвета демократических Афин и после...
9006. Философия Платона. Теория идей, познание, человек и государство у Платона 42.5 KB
  Философия Платона. Теория идей, познание, человек и государство у Платона После казни Сократа один из его лучших учеников Аристокл, получивший за свои широкие плечи прозвище Платон («широкоплечий»), надолго покинул Афины. Тяжело переживая смерть учи...
9007. Философия Аристотеля. Бытие, сущность, причинность, душа, материя и форма 44 KB
  Философия Аристотеля. Бытие, сущность, причинность, душа, материя и форма Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.) - древнегреческий философ, энциклопедист, основоположник науки логики и ряда отраслей специального знания. Образование Аристотель...
9008. Античные школы стоиков, скептиков и эпикурейцев 28.5 KB
  Античные школы стоиков, скептиков и эпикурейцев Философия в период эллинизма частично изменила содержание и свои основные цели. Эти изменения были обусловлены социально-экономическими и политическими процессами в развивавшемся эллинистическом общест...
9009. Идеи рационализма в учениях Р. Декарта, Б. Спинозы и Г. В. Лейбница 50 KB
  Идеи рационализма в учениях Р. Декарта, Б. Спинозы и Г. В. Лейбница Идеи мыслителей эпохи Возрождения были развиты философией Нового времени. Прогресс опытного знания, науки требовал замены схоластического метода мышления новым методом познания, обр...
9010. Периоды, представители и проблемы философии Средневековья и Возрождения 44 KB
  Периоды, представители и проблемы философии Средневековья и Возрождения Средневековая европейская философия - важный этап в истории философии, связанный прежде всего с христианством. Хронологически этот период охватывает V –XV вв. Специфик...
9011. Британская философия XVII – XVIII вв. (Ф. Бэкон, Т. Гоббс, Дж. Локк, Дж. Беркли, Д. Юм) 53 KB
  Британская философия XVII – XVIII вв. (Ф. Бэкон, Т. Гоббс, Дж. Локк, Дж. Беркли, Д. Юм) Эмпиризм - учение в теории познания, считающее чувственный опыт единственным источником знаний, утверждающее, будто все знание обосновывается в опыте и...