75787

Синтез цифрового устройства управления (ЦУУ) в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и Пирса

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Преобразование минимальной ДНФ для реализации в базисе элементов Шеффера с двумя и тремя входами9 Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе мультиплексоров с 4мя информационными входами на первом уровне мультиплексирования и 2мя информационными входами...

Русский

2015-01-26

2.33 MB

14 чел.

Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана.

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по курсу  “Микропроцессоры в управляющих системах

(VII семестр)

ВАРИАНТ № хх

Выполнил:                                                                                      Принял:

                                                                                                       

Студент гр. ИУ5-ХХ                                                                           к.т.н., доцент Шигин А.В.

___________   ХХХХХХХХ Х Х.                                                          ____________________

“______”___________20ХХ                                                             “______”________20ХХ

 

Москва 20ХХ

                                                                    Оглавление

Оглавление ………………………………………………………………………………………2

Техническое  задание……………………………………………………………………………4

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе двух- и

трёхвходовых логических элементов Шеффера……………………………………………5

  1.   Табличная форма и СДНФ функции Y1………………………………………………5
    1.   Карта Карно для функции Y1………………………………………………………….6
    2.   Минимизация заданной логической функции……………………… ……………….6
    3.   Покрытие карты Карно минимальной ДНФ………………………………………….9
    4.   Преобразование минимальной ДНФ для реализации в базисе элементов Шеффера с двумя и тремя входами………………………………………………………………9
  2.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе мультиплексоров с 4-мя информационными входами на первом уровне мультиплексирования и 2-мя информационными входами на втором уровне и двухвходовых логических элементах Пирса………………………………………………………………………………………10
    1.  Установка соответствия информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданным управляющим переменным………………………………………………10
    2.   Установка соответствия информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным……………………………………………...12
      1.  Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня ………….12
      2.  Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня …………12
      3.  Карта Карно для третьего входа мультиплексора первого уровня …………13
      4.  Карта Карно для четвёртого входа мультиплексора первого уровня……….14
  3.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе мультиплексоров с 2-мя информационными входами на первом уровне мультиплексирования и 4-мя информационными входами на втором уровне и двухвходовых логических элементах Пирса…………………………………………………………………………………………14
    1.   Установка соответствия информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданной управляющей переменной………………………………………………….14
    2.   Установка соответствия информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным……………………………………………...16
      1.  Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня…………..16
      2.  Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня ………….17
  4.  Синтез ЦУУ для логической функции 6 переменных на основе двух- и трехвходовых логических элементов Пирса……………………………………………………………….19
    1.   Табличная форма и СДНФ функции Y2……………………………………………..19
    2.   Карта Карно для функции Y2………………………………………………………...21
    3.   Минимизация заданной логической функции………………………………………21
    4.   Покрытие карты Карно минимальной ДНФ………………………………………...24
    5.   Преобразование минимальной ДНФ для реализации в базисе элементов Пирса с двумя и тремя входами………………………………………………………………..24
  5.  Синтез ЦУУ для логической функции 6 переменных на основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера………25

5.1. Установка соответствия информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным…………………………………………………………..25

  1.  Обоснование выбора серии логических элементов………………………………………29
    1.   Двухвходовый логический элемент Шеффера……………………………………………..29
    2.   Трехвходовый логический элемент Шеффера……………………………………………..29
    3.   Двухвходовый логический элемент Пирса…………………………………………………29
    4.   Трехвходовый логический элемент Пирса………………………………………………....30
    5.   Мультиплексор с 2-мя информационными входами……………………………………....30
    6.   Мультиплексор с 4-мя информационными входами………………………………………30
    7.   Мультиплексор с 8-ю информационными входами……………………………………….31
  2.   Сравнение вариантов синтеза Цифрового Устройства Управления…………………...31
    1.   Для функции 5 переменных………………………………………………………...31
    2.   Для функции 6 переменных………………………………………………….……..32
  3.  Вывод………………………………………………………………………………………..32
  4.  Список литературы…………………………………………………………………………32
  5.  Приложение………………………………………………………………………………...34
    1.  Двухвходовый логический элемент Шеффера………………………………..34
    2.  Трехвходовый логический элемент Шеффера………………………………..35
    3.  Двухвходовый логический элемент Пирса……………………………………36
    4.  Трехвходовый логический элемент Пирса……………………………………37
    5.  Мультиплексор с 2-мя информационными входами…………………………38
    6.  Мультиплексор с 4-мя информационными входами…………………………39
    7.  Мультиплексор с 8-ю информационными входами………………………….40

Техническое  задание

  1.  Произвести  синтез цифрового устройства управления (ЦУУ) в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и Пирса в соответствии с заданным вариантом логической функции и управляющих переменных (приложения №1 и №2).
  2.  Произвести схемотехническое моделирование синтезированных схем ЦУУ с помощью программы Electronics Workbench (EWB).
  3.  Продемонстрировать работоспособность полученных моделей ЦУУ с индикацией заданных значений логической функции с помощью Word Generator из EWB и результата на выходе схемы с помощью Logic Analyzer и лампочки.

  1.  a)  На основе двух- и трехвходовых логических элементов Шеффера.

б) На основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя информационными входами (два варианта) и двухвходовых логических элементах Пирса. 

Y1 = (3, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 17, 19, 20, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 31)

Управляющие переменные – XхХх, Xх

  1.  a) На основе двух- и трехвходовых логических элементов Пирса.

б) На основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвходовых логических элементов Шеффера.

Y2 = (2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 30, 31, 32, 33, 38, 39, 40, 41, 46, 47, 48, 49, 54, 55, 56, 57, 60, 61)

Управляющие переменные – XхXхХх

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе двух- и трехвходовых логических элементов Шеффера

1.1 Табличная форма и СДНФ функции Y1 

X4

X3

X2

X1

X0

Y1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

Таблица 1.

1.2 Карта Карно для функции Y1

  K1                                                                                                       K6                     K7

                           K8                      K2 K5 K4 K3

X2X1X0

X4X3

000

001

011

010

110

111

101

100

00

1

1

1

01

1

1

1

1

1

11

1

1

1

1

1

1

1

10

1

1

1

1

1

K16 K10 K15

K13 K14 K9 K12

K11

Рис. 1. Карта Карно для логической функции 5 переменных.

 1.3 Минимизация заданной логической функции

Ядро:                                                                                                                           Для нахождения сокращённых и минимальной ДНФ запишем функцию Патрика:


 Применив тождество склейки к указанным выражениям, сократим полученную логическую функцию:


 Проанализировав полученное выражение, находим кротчайшие конъюнкции:

, , ,

, , ,

.

  Тупиковые ДНФ:

 

                                                    

                                                   

     

                                                   

                                                   

                                                   

 Распишем полученные ДНФ через x:

                                                                      

  

                                                                                                                                                      

                                   

 

  

 Все конъюнкции  одинаковой длины, но в  конъюнкции  

меньше инверсий.

 Таким образом, минимальная ДНФ заданной логической функции будет выглядеть так:


1.4 Покрытие карты Карно минимальной ДНФ

  K1                                                                                                                           

                           K8                      K2 K5 K4

X2X1X0

X4X3

000

001

011

010

110

111

101

100

00

1

1

1

01

1

1

1

1

1

11

1

1

1

1

1

1

1

10

1

1

1

1

1

 K10

  K9 K12

 K11

Рис. 2. Покрытие карты Карно для 5 переменных минимальной ДНФ.

Из рис. 2 видно, что найденная минимальная ДНФ покрывает все единицы на карте Карно.

 1.5 Преобразование минимальной ДНФ для реализации в базисе элементов Шеффера с двумя и тремя входами

Применим к полученной ДНФ закон де Моргана:

 Преобразуем конъюнкции из четырёх переменных таким образом, чтобы их можно было реализовать на двух- и трёхвходовых элементах Шеффера:

      В полученном выражении для получения результата необходимо произвести 9 конъюнкций. Необходимо преобразовать его таким образом, чтобы функция реализовывалась на двух- и трёхвходовых элементах Шеффера:   

       

Функциональная схема данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 1 «Функциональная схема ЦУУ, построенного в базисе элементов Шеффера, для функции 5 переменных».

Схема модели данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 2 «Схема модели ЦУУ, построенного в базисе элементов Шеффера, для функции 5 переменных».

Спецификация схемы данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 3 «Спецификация схемы ЦУУ, построенного в базисе элементов Шеффера, для функции 5 переменных».

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе мультиплексоров с 4-мя информационными входами на первом уровне мультиплексирования и 2-мя информационными входами на втором уровне и двухвходовых логических элементах Пирса.
    1.  Установка соответствия информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданным управляющим переменным

Функция у = ∑

3

5

7

8

9

10

12

15

17

19

20

21

22

24

25

27

28

29

30

31

                                                 Таблица 2.

Таблица 2 содержит четыре столбца переменных: ,,,. В столбце  перечислены все термы, состоящие из трех переменных , , , которые получены исключением из функции пяти переменных произведения . Такая же процедура повторялась для каждого из произведений ,,.

Таким образом, для мультиплексора первого уровня входные функции имеют вид:

  1.  Установка соответствия информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным

В качестве управляющей выбрана переменная Xх.

Для осуществления данной задачи необходимо составить карты Карно для логических функций, поступающих на каждый из входов мультиплексора первого уровня.

  1.  Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня

x3x0

x4

00

01

11

10

0

1

1

1

1

1

1

                                                                                                     D12

                K1

K2 K3

Рис. 3. Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня (первого мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 2 четырёх клеточные карты двух переменных D11 и D12 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

  1.  Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня

        D21

x3x0

x4

00

01

11

10

0

1

1

1

1

1

                                                                                         K1 D22                                                              

Рис. 4. Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня (второго мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 2 четырёх клеточные карты двух переменных D21 и D22 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

Приведём полученные функции к такому виду, чтобы их можно было реализовать на двухвходовых элементах Пирса, используя законы де Моргана:

  1.  Карта Карно для третьего входа мультиплексора первого уровня

          D31

x3x0

x4

00

01

11

10

0

1

1

1

1

1

1

1

                                        K1                                    D32

Рис. 5. Карта Карно для третьего входа мультиплексора первого уровня (третьего мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 2 четырёх клеточные карты двух переменных D31 и D32 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

Приведём полученные функции к такому виду, чтобы их можно было реализовать на двухвходовых элементах Пирса, используя законы де Моргана:

  1.  Карта Карно для четвёртого входа мультиплексора первого уровня

    

                                                             K1                                    D41

x3x0

x4

00

01

11

10

0

1

1

1

1

1

1

                                                            K2                                   D42  K3

Рис. 6. Карта Карно для четвёртого входа мультиплексора первого уровня (четвёртого мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 2 четырёх клеточные карты двух переменных D41 и D42 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

          Функциональная схема данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 4 «Функциональная схема ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 4-мя и 2-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 1), для функции 5 переменных»

Схема модели данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 5 «Схема модели ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 4-мя и 2-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 1), для функции 5 переменных».

Спецификация схемы данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 6 «Спецификация схемы ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 4-мя и 2-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 1), для функции 5 переменных».

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 5 переменных на основе мультиплексоров с 2-мя информационными входами на первом уровне мультиплексирования и 4-мя информационными входами на втором уровне и двухвходовых логических элементах Пирса.

  1.   Установка соответствия информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданной управляющей переменной.

В качестве управляющей выбрана переменная Xх.

Функция у = 

3

5

7

8

9

10

12

15

17

19

20

21

22

24

25

27

28

29

30

31

Таблица 3.

Таблица 3 содержит два столбца переменных: ,. В столбце  перечислены все термы, состоящие из четырёх переменных , , , , которые получены исключением из функции пяти переменных произведения . Такая же процедура повторялась для столбца .

Таким образом, для мультиплексора первого уровня входные функции имеют вид:

  1.  Установка соответствия информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным

В качестве управляющих выбраны переменные Xх и Xх.

Для осуществления данной задачи необходимо составить карты Карно для логических функций, поступающих на каждый из входов мультиплексора первого уровня.

  1.  Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня

D11          D12 K1

X3X0

X2X1

00

01

11

10

00

1

1

01

1

1

11

1

1

10

1

1

D13  D14  K2

Рис. 7. Карта Карно для первого входа мультиплексора первого уровня (первого мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 4 четырёхклеточные карты четырёх переменных D11, D12, D13 и D14 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

 

Приведём полученные функции к такому виду, чтобы их можно было реализовать на двухвходовых элементах Пирса, используя законы де Моргана:

  1.  Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня

 D21 K1            K2                 D22

X3X0

X2X1

00

01

11

10

00

1

1

1

01

1

1

11

1

1

1

10

1

1

1

1

D23 K3 D24  

 K4 K5

K6

Рис. 8. Карта Карно для второго входа мультиплексора первого уровня (второго мультиплексора второго уровня).

Разделим эту на 4 четырёх клеточные карты четырёх переменных D21, D22, D23 и D24 и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

 

          Функциональная схема данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 7 «Функциональная схема ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 2), для функции 5 переменных»

Схема модели данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 8 «Схема модели ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 2), для функции 5 переменных».

Спецификация схемы данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 6 «Спецификация схемы ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя информационными входами и двухвходовых логических элементах Пирса (вариант 2), для функции 5 переменных».

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 6 переменных на основе двух- и трехвходовых логических элементов Пирса
    1.   Табличная форма и СДНФ функции Y2

X5

X4

X3

X2

X1

X0

Y2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

0

4.2.Карта Карно для функции Y2

X2X1X0

X5X4X3

000

001

011

010

110

111

101

100

000

1

1

1

1

001

1

1

1

1

011

1

1

1

1

010

1

1

1

1

110

1

1

1

1

111

1

1

1

1

101

1

1

1

1

100

1

1

1

1


Рис. 9. Карта Карно для логической функции 6 переменных.

  1.  Минимизация заданной логической функции          

Ядро:

Для нахождения сокращённых и минимальной ДНФ запишем функцию Патрика:

Применив тождество склейки к указанным выражениям, сократим полученную логическую функцию:

Тупиковые ДНФ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Распишем полученные ДНФ через x:

 

 

Минимальная конъюнкция:

Таким образом, минимальная ДНФ заданной логической функции будет выглядеть так:

4.4. Покрытие карты Карно минимальной ДНФ

X2X1X0

X5X4X3

000

001

011

010

110

111

101

100

000

1

1

1

1

001

1

1

1

1

011

1

1

1

1

010

1

1

1

1

110

1

1

1

1

111

1

1

1

1

101

1

1

1

1

100

1

1

1

1

Рис. 10. Покрытие карты Карно для 5 переменных минимальной ДНФ.

Из рис. 10 видно, что найденная минимальная ДНФ покрывает все единицы на карте Карно.

  1.  Преобразование минимальной ДНФ для реализации в базисе элементов Пирса с двумя и тремя входами

Применим к полученной ДНФ закон де Моргана:

Необходимо преобразовать его таким образом, чтобы функция реализовывалась на двух- и трёх входовых элементах Пирса:   

  

      Функциональная схема данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 10 «Функциональная схема ЦУУ, построенного в базисе элементов Пирса, для функции 6 переменных».

Схема модели данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 11 «Схема модели ЦУУ, построенного в базисе элементов Пирса, для функции 6 переменных».

Спецификация схемы данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 12 «Спецификация схемы ЦУУ, построенного в базисе элементов Пирса, для функции 6 переменных».

  1.  Синтез ЦУУ для логической функции 6 переменных на основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера.

  1.   Установка соответствия информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным

В качестве управляющих выбраны переменные Xх, Xх и Xх.

Для осуществления данной задачи для удобства изменим порядок записи переменных в исходной карте Карно и разделим её на 8 подкарт соответственно информационным входам мультиплексора.

X4X3X2

X5X1X0

000

001

011

010

110

111

101

100

000

1

1

1

001

1

1

1

1

011

1

1

1

1

010

1

1

1

1

1

110

1

1

1

111

1

1

1

101

1

1

1

1

1

100

1

1

1

1

1

Рис. 3. Карта Карно для входов D1-D8 мультиплексора

Разделим эту на 8 восьмиклеточных карт для каждого входа мультиплексора и проведём минимизацию для каждой из них отдельно:

Функциональная схема данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 13 «Функциональная схема ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 8-ю

 

     Приведём полученные функции к такому виду, чтобы их можно было реализовать на двухвходовых элементах Шеффера, используя законы де Моргана:

 

информационными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера, для функции 6 переменных».

Схема модели данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 14 «Схема модели ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера, для функции 6 переменных».

Спецификация схемы данного ЦУУ представлена в приложении на Листе 15 «Спецификация схемы ЦУУ, построенного на основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера, для функции 6 переменных».

6. Обоснование выбора серии логических элементов

Для построения устройств автоматики и вычислительной техники широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в 4-5 раз.

6.1. Двухвходовый логический элемент Шеффера

В качестве логического элемента Шеффера оптимальным выбором  будет микросхема К555ЛА3. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ.

6.2. Трехвходовый логический элемент Шеффера

В качестве трехвходового логического элемента Шеффера оптимальным выбором  будет микросхема К555ЛА4. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 3И-НЕ.

6.3. Двухвходовый логический элемент Пирса

В качестве двухвходового логического элемента Пирса оптимальным выбором  будет микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.

6.4. Трехвходовый логический элемент Пирса

В качестве трехвходового логического элемента Пирса оптимальным выбором  будет микросхема К555ЛЕ4. Микросхема представляет собой три логических элемента 3ИЛИ-НЕ.

6.5. Мультиплексор с 2-мя информационными входами

В качестве мультиплексора с 2-мя информационными входами оптимальным выбором  будет микросхема К555КП16. Микросхема представляет собой счетверённый селектор-мультиплексор 2-1 с общими входами выбора данных и нераздельными входами стробирования.

     6.6Мультиплексор с 4-мя информационными входами

В качестве мультиплексора с 4-мя информационными входами оптимальным выбором  будет

микросхема К555КП2. Микросхема представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 4-1 с

общими входами выбора данных и раздельными входами стробирования. При высоком уровне напряжения на входе стробирования V соответствующий выход A/D устанавливается в состояние низкого уровня напряжения, в ином случае на выход приходит информация от выбранного входами С1, С2 информационного входа A/D0-A/D3.

6.7.Мультиплексор с 8-ю информационными входами

В качестве мультиплексора с 8-ю информационными входами оптимальным выбором  будет микросхема К555КП7. Микросхема представляет собой селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от установленного на входах A,B,C кода разрешает прохождение сигнала на выходы Y1 и Y2 только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на входе стробирования V должно быть установлено напряжение низкого уровня. При высоком уровне напряжения на входе V выход Y1 устанавливается в состояние низкого уровня напряжения, а выход Y2 соответственно в состояние высокого уровня. 

7. Сравнение вариантов синтеза Цифрового Устройства Управления

7.1. Для функции 5 переменных.

Таблица 5.

Вариант синтеза

Количество микросхем

Потребляемая мощность

На основе двух- и трехвходовых логических элементов Шеффера

Двухвходовые элементы Шеффера

Трёхвходовые элементы Шеффера

Не более

532 мВт

14

13

На основе мультиплексоров с 4-мя информацион-ными входами на первом уровне мультиплексирования и 2-мя информацион-ными входами на втором уровне (вариант 1) и двухвходовых логических элементах Пирса

Мультиплексор

с 4-мя информацион-ными входами

Мультиплексор с 2-мя информацион-ными входами

Двухвходовые элементы Пирса

Не более

767мВт

1

4

7

На основе мультиплексоров с 2-мя информацион-ными входами на первом уровне мультиплексирования и 4-мя информацион-ными входами на втором уровне (вариант 2) и двухвходовых логических элементах Пирса

Мультиплексор

с 4-мя информацион-ными входами

Мультиплексор с 2-мя информацион-ными входами

Двухвходовые элементы Пирса

Не более

767Мвт

2

1

7

Как видно из таблицы 5, схемы с использованием мультиплексоров выигрывают в количестве используемых элементов, но проигрывают в потребляемой мощности. Также при сравнении двух вариантов синтеза микросхем на основе мультиплексоров, мы видим важность правильного выбора управляющих переменных, и расположения мультиплексоров на правильном уровне мультиплексирования, так как при этим тоже можно уменьшить количество микросхем и потребляемую мощность.

   7.2 .Для функции 6 переменных.

Таблица 6.

Вариант синтеза

Количество микросхем

Потребляемая мощность

На основе двух- и трехвходовых логических элементов Пирса

Двухвходовые элементы Пирса

Трёхвходовые элементы Пирса

Не более

1182 мВт

32

15

На основе мультиплексоров с 8-ю информацион-ными входами и двухвходовых логических элементах Шеффера

Мультиплексор с 8-ю информационными входами

Двухвходовые элементы Шеффера

Не более

522мВт

1

15

Как видно из таблицы 6, схемы с использованием мультиплексоров выигрывают как в количестве используемых элементов, там и в потребляемой мощности.

8.Вывод

При проектировании цифровых устройств, целесообразно применять схемы со средним уровнем интеграции. Это даёт возможность получить более дешёвый конечный продукт, чем в случае использования схем с низкой степенью интеграции.

В ходе выполнения работы, схемы, построенные на ИМС средней степени интеграции оказались значительно проще, а для их реализации потребовалось меньшее количество элементов. Это и подтверждает приведённое выше утверждение.

9.Список литературы

  1.  Методические указания к курсовой работе.
  2.  Дискретная математика.: Учебник для втузов. А.И.Белоусов, С.Б.Ткачев– М.: МГТУ.
  3.  Конспект лекций по Архитектуре ЭВМ..: Лекции. Преп. Спиридонов С.Б.– М.: МГТУ.
  4.  Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др. Под ред. С.В. Якубовского – М.: Радио и связь, 1990. – 496 с.: ил.


10. Приложение

Описание микросхем, используемых в курсовой работе.

10.1Двухвходовый логический элемент Шеффера

В качестве логического элемента Шеффера выбрана микросхема К555ЛА1. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ.

КОРПУС К555ЛА1

УГО К555ЛА1

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Напряжение на антизвонном диоде

не менее -1,5 В

5

Помехоустойчивость

не более 0,4 В

6

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

7

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

8

Входной пробивной ток

не более 1 мА

9

Ток короткого замыкания

-18...-55 мА

10

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

не более 11 мА

11

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения

не более 4 мА

12

Потребляемая статическая мощность на один логический элемент

не более 19,7 мВт

13

Время задержки распространения при включении

не более 15 нс

14

Время задержки распространения при выключении

не более 22 нс

10.1 .Трехвходовый логический элемент Шеффера

В качестве двухвходового логического элемента Пирса выбрана микросхема К555ЛА4. Микросхема представляет собой три логических элемента 3И-НЕ.

КОРПУС К555ЛА4

УГО К555ЛА4

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Напряжение на антизвонном диоде

не менее -1,5 В

5

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

6

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

7

Входной пробивной ток

не более 1 мА

8

Ток короткого замыкания

-18...-55 мА

9

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

не более 16,5 мА

10

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения

не более 6 мА

11

Потребляемая статическая мощность на один логический элемент

не более 19,7 мВт

12

Время задержки распространения при включении

не более 15 нс

13

Время задержки распространения при выключении

не более 22 нс

10.2.Двухвходовый логический элемент Пирса

В качестве двухвходового логического элемента Пирса была выбрана микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ в одном корпусе.

КОРПУС К555ЛЕ1

УГО К555ЛЕ1

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Входной пробивной ток

не более 1 мА

7

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

не более 33 мА

8

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения

не более 12 мА

9

Потребляемая статическая мощность на один логический элемент

не более 19,7 мВт

10

Время задержки распространения при включении

не более 15 нс

11

Время задержки распространения при выключении

не более 22 нс

10.3.Трехвходовый логический элемент Пирса

В качестве двухвходового логического элемента Пирса выбрана микросхема К555ЛЕ4. Микросхема представляет собой четыре логических элемента 3ИЛИ-НЕ.

КОРПУС К555ЛЕ4

УГО К555ЛЕ4

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Входной пробивной ток

не более 1 мА

7

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

не более 16 мА

8

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения

не более 26 мА

9

Потребляемая статическая мощность на один логический элемент

не более 36,75 мВт

10

Время задержки распространения при включении

не более 11 нс

11

Время задержки распространения при выключении

не более 15 нс

10.4.Мультиплексор с 2-мя информационными входами

В качестве мультиплексора с 2-мя информационными входами выбрана микросхема К555КП16. Микросхема представляет собой четыре селектор-мультиплексора 2-1 с общими входами выбора данных и стробирования.

КОРПУС К555КП16

УГО К155КП16

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Ток потребления

не более 60 мА

7

Потребляемая статическая мощность

не более 315 мВт

10.5.Мультиплексор с 4-мя информационными входами

В качестве мультиплексора с 4-мя информационными входами выбрана микросхема К155КП2. Микросхема представляет собой сдвоенный селектор-мультиплексор 4-1 с общими входами выбора данных и раздельными входами стробирования.

КОРПУС К555КП2

УГО К555КП2

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Ток потребления

не более 60 мА

7

Потребляемая статическая мощность

не более 315 мВт

10.6.Мультиплексор с 8-ю информационными входами

В качестве мультиплексора с 8-ю информационными входами выбрана микросхема К555КП7. Микросхема представляет собой селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от установленного на входах A,B,C кода разрешает прохождение сигнала на выход Y только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на входе стробирования V должно быть установлено напряжение низкого уровня.

КОРПУС К555КП7

УГО К555КП7

Электрические параметры:

1

Номинальное напряжение питания

5 В 5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Ток потребления

не более 43 мА

7

Потребляемая статическая мощность

не более 226 мВт


EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

D11

K12

K3

K2

K1

K13

K11

K9

K4

K5

K6

K7

K15

K14

K10

K8

K3

K2

K1

K13

K11

K4

K5

K7

K15

K14

K0

K8

K16

K15

K1

K17

K4

K3

K2

D2

D3

D1

D0

K66

K7

K12

K11

K9

K8

D7

D6

D5

D4

K18

K14


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

47379. Установление типа производства 49 KB
  Тип производства и соответствующая ему форма организации работы определяют характер ТП и его построение. Поэтому прежде чем приступить к проектированию ТП механической обработки деталей, необходимо исходя из заданной производственной программы
47380. Маркетинг підприємства «Бастардо» на ринку алкогольної продукції 1.87 MB
  Основна мета даної дипломної роботи полягає у дослідженні особливостей складання та реалізації маркетингової програми на діючому підприємстві оптової торговлі, що здійснює діяльність у галузі торгівлі безалкогольними напоями та пивом
47381. Кризис банковской системы Российской Федерации 197 KB
  В этой ситуации Правительство и Банк России посчитали необходимым и правильным принять комплекс мер направленный на нормализацию финансовой и бюджетной политики. С 17 августа 1998 года Банк России перешел к проведению политики плавающего курса рубля в рамках новых границ валютного коридора которые были определены на уровне от 6 до 95 руб. В соответствии с положениями Устава МВФ Правительство и Банк России ввели временные ограничения для резидентов Российской Федерации на осуществление валютных операций капитального характера....
47382. Исследование организации оплаты и стимулирования труда и направления ее совершенствования на предприятии (на примере УКП « Полоцк – торг, г. Полоцк) 232.01 KB
  ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Исследование организации оплаты и стимулирования труда и направления ее совершенствования на предприятии на примере УКП Полоцк – торг г. ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА СИСТЕМА ОПЛАТЫ ТРУДА РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ МОТИВАЦИЯ ТРУДА ОРГАНИЗАЦИЯ ОПЛАТЫ И СТИМУЛИРОВАНИЯ ТРУДА Объектом исследования выступает УКП Полоцк торг предметом исследования организации оплаты и стимулирования труда. Целью данной дипломной работы является анализ организации оплаты и стимулирования труда на УКП Полоцк торг и разработка направлений ее...
47383. Разработка рекомендаций по эффективному использованию денежных средств на примере ООО «Вахрушевец» 967 KB
  На расчетном счете сосредотачиваются свободные денежные средства и поступления за реализованную продукцию, выполненные работы и услуги, краткосрочные и долгосрочные ссуды, получаемые от банка, и прочие зачисления
47384. Организация логистических процессов распределения товаров (на примере ОАО "Полоцкий молочный комбинат") 331.39 KB
  Предмет исследования: распределительная логистика Цель работы: обоснование актуальности создания распределительного центра продукции ОАО Полоцкий молочный комбинат в городе Риге обоснование актуальности использования услуг дистрибьютора в городе Пскове и актуальность внедрения логистического программного обеспечения на предприятии и оценка экономической эффективность предложенных мероприятий. Исследование и разработки: изучены основные аспекты логистических процессов распределения товаров проанализирована организация логистической...
47385. Разработка маркетинговой стратегии развития организации на примере ООО “Антарес” 170.01 KB
  Раздел 1 Маркетинг как философия производства Содержит анализ литературных источников посвященных рассмотрению теоретических аспектов маркетинга классификации услуг анализ потребителей и их потребностей сегментации рынка услуг по пошиву одежды особенностям стимулирования сбыта в данной отраслевой группе влияние рекламы как основного элемента коммуникационного воздействия на потребителя.1 Понятие маркетинга особенности маркетинга услуг.2 Эффективность внедряемой услуги 655 Правовая часть...
47386. Влияние самооценки на успешность обучения в младшем школьном возрасте 383.5 KB
  Широкое распространение феномена оценки в учебновоспитательном процессе школы послужило причиной того что оценивание учителем результатов учебной деятельности учащихся и самооценивание выделилось в последние годы в самостоятельное направление. Согласно теории учебной деятельности оценочная деятельность порождает потребность ученика или учителя получить информацию о том соответствует или нет качество знаний и умений учащихся по предмету требованиям программы. Целью оценочной деятельности является таким образом контроль успеваемости...
47387. Разработка миссии и целей компании «Ultra» 254.18 KB
  В первую очередь целевое начало в деятельности организации возникает потому что организация это объединение людей преследующих определенные цели. так же как и те кто являются хозяевами организации или работают в организации преследуя свои собственные цели при взаимодействии с организацией придают ее существованию определенную направленность и тем самым развивают целевое начало в деятельности организации. Цели и задачи исследования. Первая глава посвящена теоретическому осмыслению понятий миссия цели система целей и др.