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

2 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

66515. Разработка и отладка алгоритмов и программ с применением пользовательских функций 126 KB
  Цель работы: Получить практические навыки в разработке алгоритмов и написании программ на языке С с применением пользовательских функций. Оборудование: IBM – совместимый компьютер, система программирования BC3.1, MVC++ 6.00.
66516. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ФАЙЛОВЫМИ СИСТЕМАМИ UNIX/WINDOWS 89.96 KB
  Цель работы — изучение основных файловых операций в ОС UNIX и Windows, работы механизмов перенаправления ввода/вывода, конвейера, механизма управления устройствами ввода-вывода UNIX при помощи специальных файлов устройств, а также с организацией прямого доступа к диску в ОС Windows.
66517. Регенерація картриджів принтерів 108 KB
  Для успішного самостійного заправлення картриджа лазерного принтера немає необхідності в детальному вивченні конструктивних особливостей кожного конкретного типу картриджа. Звідси випливає що якщо ви освоїте заправлення одного типу картриджа зрозумієте принцип його функціонування то картриджі...
66518. Освоение технологии структурного программирования при разработке и создании программы на языке Турбо Паскаль для циклического вычислительного процесса с известным числом повторений 225 KB
  Если число повторений известно заранее до начала повторений то в этом случае всегда используется оператор цикла с параметром for. Такой оператор предусматривает изменение управляющей переменной параметра цикла по правилу прогрессии с шагом 1 и повторное выполнение некоторого...
66520. Установка Windows Server 144.25 KB
  Цель работы: ознакомление с редакциями набором сетевых служб процессом установки и начальной настройки операционных систем семейства Windows Server. 1 Какие редакции систем входят в семейство Windows ServerWindows Server 2008 Stаndаrd Edition...
66521. Вычисление определенных интегралов 172 KB
  То, насколько точно методом Монте-Карло будет вычислен интеграл, зависит от количества поставленных точек и количества точек попавших в область интегрирования, поэтому при вычислении каждый раз значение интеграла будет отличаться от предыдущего.
66522. Анализ и исследования режимов работы вибрационного бункерного загрузочного устройства 366.5 KB
  Цель работы: Ознакомление с устройством, принципом работы и наладки вибрационных бункеров и методами анализа их работы. Рабочее место: стенд с вибробункерами. Оснащенность рабочего места: вибробункер с плоским лотком для исследования; вибробункер для валовой работы...
66523. Сетевые службы. Защита сетевых ресурсов 27.84 KB
  Шлюз по умолчанию и DNS-сервер имеют IP-адрес 192.168.123.1 В качестве DNS-сервера используется сервер bind9, сконфигурированный в ОС Ubuntu GNU/Linux. Исходная конфигурация не изменялась, были добавлены зоны для компьютеров сети