99335

Проектирование цифровых устройств с помощью языка VHDL

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Полный объём программ, размещенных в системном ПЗУ, равен 4К слов (20 000 байт). Для того чтобы сохранить в разумных пределах длину области, занятой устройством в адресном пространстве ЭВМ, программа разбита на четыре секции, поочередно отображаемые в зону адресов (в окно) ПЗУ. Номер секции, «видимой» в данный момент на общей шине в окне ПЗУ

Русский

2016-09-09

254.5 KB

0 чел.

6

Министерство образования РФ

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

Кафедра САПР ВС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовой работе

по курсу:

«Электротехника и электроника»

на тему:

«Проектирование цифровых устройств с помощью языка VHDL»

                   Выполнил:  _________Космачев А.А.

                       студент гр. 047                            

               Проверил:  _________Скворцов Н.В.

                                  

 

Рязань, 2003


Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра: САПР ВС

Задание на курсовую работу по дисциплине «Электротехника и электроника»

студенту                               Космачеву А.А.                                                         гр.   047

Тема:                                    Проектирование цифровых устройств с помощью языка  VHDL

Срок представления работы к защите                                                               15 декабря           

Литература.

1. С. Бирюков, Е. Краснов Свето-информационное табло. – Радио, 1987, № 6, с. 17-20.

2. С.В. Триполитов, А.В. Ермилов Микросхемы, диоды, транзисторы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1994. – с.ил.

3. С.А. Бирюков Цифровые устройства на МОП – интегральных микросхемах. – М.: Радио и связь, 1990. – 128 с.

 

Руководитель работы:                                                               _________________

                ( подпись)

Задание выдано:                                                                                   22.09.2003 г.

Задание принято к исполнению                                              _________________

                ( подпись) 


СОДЕРЖАНИЕ

Задание на курсовую работу…………………………………….2

 

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………….…4

1.Описание работы схемы………………….……………………5

2.Описание компонентов схемы………………………………...6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………….12

   Библиографический список……………………………………..13

ПРИЛОЖЕНИЕ

Исходные тексты компонентов схемы………………………...14

Результаты моделирования…………………………………….19

ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение цифровой техники в радиолюбительское творчество связано с появлением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных транзисторах и диодах, имели значительные габаритные размеры и массу; ненадежно работали из-за большого количества элементов, и особенно паяных соединений. Интегральные микросхемы, содержащие в своем составе десятки, сотни, тысячи, а иногда десятки и сотни тысяч компонентов, позволили по-новому подойти к проектированию и изготовлению цифровых устройств. Надежность отдельной микросхемы мало зависит от количества элементов и близка к надежности одиночного транзистора, а потребляемая мощность в пересчете на отдельный компонент резко уменьшается по мере повышения степени интеграции.

В результате на интегральных микросхемах стало возможным собирать сложнейшие устройства, изготовить которые в радиолюбительских условиях без использования микросхем было бы совершенно невозможно.

Широкое распространение получили микросхемы серии К155, однако они потребляют довольно большую мощность. Во многих случаях их можно заменить микросхемами КМОП-структуры, практически не потребляющими мощности в статическом режиме. Разработке цифровых устройств радиолюбителями на микросхемах структуры МОП и КМОП мешает отсутствие систематического изложения вопросов их практического использования в радиолюбительской литературе.

  1.  
    ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ

В данной курсовой работе мы будем проектировать   узел специализированного устройства системного ПЗУ (СПЗУ). Электрическая  схема  узла СПЗУ представлена на рис.1.

Полный объём программ, размещенных в системном ПЗУ, равен 4К слов (20 000 байт). Для того чтобы сохранить в разумных пределах длину области, занятой устройством в адресном пространстве ЭВМ, программа разбита на четыре секции, поочередно отображаемые в зону адресов (в окно) ПЗУ. Номер секции, «видимой» в данный момент на общей шине в окне ПЗУ, определяется состоянием регистра коммутации. Он, постоянно доступный на общей шине ЭВМ, позволяет прграммно управлять работой устройства. Наиболее важная функция регистра – переключение секций ПЗУ. Регистр коммутации реализован элементом К580ИР82. Начальный адрес области ПЗУ анализируется предварительным дешифратором. Окончательная дешифрация адресов осуществляется элементом , который управляет доступом к структурам устройства с учетом текущего состояния регистра коммутации. Собственно ПЗУ представлено микросхемой К573РФ2. Зона ПЗУ – адресное пространство, в котором работает программа описываемого устройства. Системная ОЗУ выполнено на микросхеме К541РУ2 с организацией 1К x 4 бит.

При разработке или модификации программ СПЗУ необходимо учитывать специфику устройства: поочередное отображение четырех секций прграммы в одно адресное окно. В условиях столь необычной аппаратуры необходимы специальные меры для выполнения самых распространенных действий: обращение к переменным в области адресов системного ОЗУ и вызова программ из области адресов ПЗУ.

Применение его в стационарных вычислительных комплексах повышает производительность труда; особенно эффективно использование в микроЭВМ, встраиваемых в системы управления.

 

2. ОПИСАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СХЕМЫ

Приведём словесное описание всех 7 логических элементов нашего узлаа устройства системного ПЗУ .

2И-НЕ (К559ИП1П).

Условное графическое обозначение.

                                     А   

                                               &                    Y

                                     В   

Таблица истинности

Вход

Выход Y

А

В

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

0

              Эпюра работы  2И-НЕ (К559ИП1П). 

8И-НЕ (К155ЛА2).

Условное графическое обозначение.

                                                 A

                                                 B

                                                 C

                                                 D

                                                                                              Y=ABCDEFGH

                                                 E  

                                                 F

                                                 G   

                                                 H                                          

Таблица истинности

Вход

Выход

A

B

C

D

E

F

G

H

Y

0

X

X

X

X

X

X

X

1

X

0

X

X

X

X

X

X

1

X

X

0

X

X

X

X

X

1

X

X

X

0

X

X

X

X

1

X

X

X

X

0

X

X

X

1

X

X

X

X

X

0

X

X

1

X

X

X

X

X

X

0

X

1

X

X

X

X

X

X

X

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

Время задержки распространения   tзд,р= 5 нс.  

Эпюра работы 8И-НЕ (К155ЛА2).

8-разрядный буферный регистр (К580ИР82).

D-регистр «защёлка» с тремя состояниями на выходе. Предназначен для ввода-вывода информациисо стробированием. В зависимости от состояния стробирующего сигнала может работать в режимах шинного формирователя или хранения.

Условное графическое обозначение.

                                                                                 

                                                     1                                                11

                                            2                                                12

                                            3                                                13

                                            4                                                14     

                                            5                                                15        

                                            6                                                16

                                            7                                                17  

                                            8                                                18    

                                        

                                        9

                                       

                                       10

 

  1…8 – информационные входы D10…D17; 9 – вход разрешения выхода OE; 10 – стробирующий входа STB; 11…18 – информационные выходы D00…D07.

Таблица истинности

Вход OE

Вход STB

Входы D1

Выходы DO

0

0

0

1

1

1

0

X

1

0

X
X

1

0

D00

Z

D00 – состояние выхода в предыдущем такте; X – логический уровень на входе не влияет на состояние выхода.

Время задержки распространения tзд.р = 5 нс.

Эпюра работы 8-разрядного буферного регистра (К580ИР82).

Шестиканальный буферный элемент (К155ЛП11)

Условное графическое обозначение.

Таблица истинности

E1

E2

I

y1-y4

y5-y6

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

Z

Z

0

1

Z
Z
0

1

Время задержки распространения   tзд,р= 10 нс

.  

Эпюра работы шестиканального буферного элемента (К155ЛП11)

8- разрядный неинвертирующий шинный формирователь (КР580ВА86)

Условное графическое обозначение.

                                                                                 

                                                     1                                                11

                                            2                                                12

                                            3                                                13

                                            4                                                14     

                                            5                                                15        

                                            6                                                16

                                            7                                                17  

                                            8                                                18    

                                       9

                                      

                                       10

OE – вход разрешения выхода OE; T- вход направления передачи.

Таблица истинности

Вход OE

Вход T

Вход-выходы   стороны А

Вход-выходы   стороны В

0

0

0

0

1

1

1

0

0

X

1(вход)

1(вход)

0(вход)

0(выход)

-

0

1

0

1

Z

0(вход)

0(выход)

1(выход)

1(вход)

-

1

1

0

1

Z

В данной курсовой работе шинный формирователь работает в одном направлении (T=0)

Эпюра работы 8- разрядного неинвертирующего шинного формирователя (КР580ВА86)

Заключение

В результате выполнения данной курсовой работы были изучены методы проектирования и разработки цифровых  устройств в соответствии с данными технического задания. Было произведено проектирование кристалла БИС. А также было изучено практическое применение ЭВМ для проектирования цифровых устройств. Для проектирования цифрового устройства был использован пакет языка описания Active-VHDL.

С использованием ЭВМ проектирование становится проще и эффективнее, а также мы можем изменить состав проекта или доработать уже существующий, и следовательно получить то, что нам нужно.

 

Библиографический список.

1. С. Бирюков, Е. Краснов Свето-информационное табло. – Радио, 1987, № 6, с. 17-20.

2. С. Алексеев Применение микросхем серии К155. – Радио, 1986, № 7, с. 32-34.

3. С.В. Триполитов, А.В. Ермилов Микросхемы, диоды, транзисторы: Справочник. – М.: Машиностроение, 1994. – с.ил.

4. С.А. Бирюков Цифровые устройства на МОП – интегральных микросхемах. – М.: Радио и связь, 1990. – 128 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50570. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 450 KB
  Найти работу момента сил трения от начала торможения до остановки. Найти величину изменения момента силы тяжести и момента импульса тела за время его полета и определить среднюю мощность развиваемую силой тяжести за время полета тела. Найти работу момента сил трения от начала торможения до остановки. Из закона сохранения момента импульса следует что угловая скорость стержня с шариком может быть найдена из уравнения: где момент инерции шарика; угловая скорость шарика; момент инерции стержня с шариком.