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

49109. Архитектура и системы команд микропроцессора К580. Достоинства и недостатки ассемблера 119.5 KB
  Недостатки ассемблера ВВЕДЕНИЕ Достоинства ассемблера Обеспечение максимального использования специфических возможностей конкретной платформы что позволяет создавать более эффективные программы с меньшими затратами ресурсов. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА В результате выполнения программы мы должны получить в регистре В значение равное 0. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ПРОГРАММЫ Для реализации поставленной задачи нужно запомнить входные данные В программе осуществляется последовательное увеличение содержимого ячейки 6000h на 1 путем...
49110. Загрузить в ячейку памяти с адресом 6000h число 100 и уменьшать его на единицу, пока результат не станет равен нулю 146.5 KB
  Именно языки программирования высокого уровня и их наследники в основном используются в настоящее время в индустрии информационных технологий. Однако, языки ассемблера сохраняют свою нишу, обуславливаемую их уникальными преимуществами в части эффективности и возможности полного использования специфических средств конкретной платформы.
49111. Вычесть содержимое ячейки памяти с адресом 6001H из содержимого ячейки памяти с адресом 6000Н. Занести результат в ячейку памяти с адресом 6002H, если результат положительный, иначе — в ячейку 6003Н 433 KB
  Директивы ассемблера позволяют включать в программу блоки данных (описанные явно или считанные из файла); повторить определённый фрагмент указанное число раз; компилировать фрагмент по условию; задавать адрес исполнения фрагмента, менять значения меток в процессе компиляции; использовать макроопределения с параметрами и др.
49113. Диэлектрическая линзовая антенна 1.83 MB
  Расчёт параметров линзы. Линзовые антенны представляют собой совокупность электромагнитной линзы и облучателя. В основе проектирования линзовых антенн лежит использование оптических свойств электромагнитных волн которые проявляются при размерах и радиусах кривизны поверхности линзы много больших длины волны. Сейчас зачастую используются металлодиэлектрические линзы которые обладают лучшими массогабаритными показателями но при этом коэффициент преломления таких линз оказывается сильно зависящим...
49114. Диэлектрическая линзовая антенна 590 KB
  Краткие теоретические сведения Расчет параметров линзы Расчёт облучателя Расчет диаграммы направленности антенны Конструкция антенны Заключение Список используемой литературы Задание Краткие теоретические сведения Линзовая антенна состоит из электромагнитной линзы и облучателя. Назначение линзы трансформировать фронт волны создаваемый облучателем в плоский и сформировать требуемую диаграмму направленности ДН. Принцип работы линзовых антенн основан на...
49115. Волноводно-щелевая антенна (ВЩА) 315.5 KB
  Волноводно-щелевые линейные антенны обеспечивают сужение диаграммы направленности ДН в плоскости проходящей через ось волновода. Волноводно-щелевые антенны имеют следующие достоинства: отсутствие выступающих частей позволяет совместить их излучающую поверхность с внешней поверхностью корпуса летательного аппарата при этом не вносится дополнительное аэродинамическое сопротивление бортовая антенна; возможность реализации оптимальных ДН так как законы распределения поля в раскрыве различны изза изменения связи излучателей с...
49116. Проект электропривод для машины, состоящей из электродвигателя, клиноременной передачи и рабочего органа 1.04 MB
  Характерной особенностью работы механических КШМ является резко пиковый характер нагрузки поэтому в приводах этих машин необходимо исключительно увеличить маховой момент путем установления специального накопителя энергии маховика. В этом случае резисторы в роторной цепи электродвигателя выполняют одновременно две задачи: Дают возможность в зависимости от характера рабочей операции установить необходимое скольжение а следовательно и оптимальный режим работы системы маховикэлектродвигатель; Улучшают пусковые условия при первоначальном...
49117. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ФИЛЬТРОВ 302 KB
  Схема исследуемого фильтра Для данного звена требуется: Найти передаточную функцию по напряжению Найденную передаточную функцию представить в виде отношения двух полиномов коэффициенты которых выражены через параметры элементов цепи в общем виде; ту же функцию записать с вычисленными значениями коэффициентов полиномов числителя и знаменателя; вычислить значение добротности полюса. Составим узловые уравнения: Подставив данные в выражение Hp получим передаточную функцию в численном виде: Заменив р на iw в операторной передаточной...