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

20 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

79833. ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ ИННОВАЦИИ КАК СРЕДСТВА ЭКОНОМИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ 86 KB
  В ней речь шла о новых комбинациях изменений в развитии выходящих за рамки процесса обновления производства в замкнутом кругу обновления выше уровня простого воспроизводства. Ученый выделил пять типичных факторов обуславливающих новые комбинации в развитии производства и рынка. Использование новой техники новых технологических процессов или нового рыночного обеспечения производства. Изменения в организации производства и его материально-техническом обеспечении.
79835. КЛАССИФИКАЦИОННЫЕ ПОДХОДЫ К ГРУППИРОВКЕ И ОРГАНИЗАЦИИ ИННОВАЦИЙ 64 KB
  ИН структуры предприятия Целевые качественные или количественные изменения в выборе и использовании материалов сырья информации оборудования информации работников и других ресурсов Целевые изменения в производственных обслуживающих и вспомогательных процессах как по качеству так и по количеству а так же по организации и способу ее обеспечения. То есть изменения отдельных элементов и их взаимных связей в структуре предприятия как системе Целевые качественны или количественные изменения в результатах производственно хозяйственной...
79836. Анализ использования основных производственных фондов и производственных мощностей 218.5 KB
  Цели и задачи анализа использования основных производственных фондов При анализе использования основных производственных фондов решаются следующие задачи: изучение структуры состава и движения основных производственных фондов; их распределение по местам использования и назначения; оценка технического состояния фондов степени их обновления и технического совершенства; изучение эффективности использования основных производственных фондов; определение технического состояния машин и оборудования; оценка уровня использования производственной...