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

64220. Познавательные аспекты раннего постнатального поведения 35 KB
  Так щенята лисята и детёныши других хищных млекопитающих уже с первого дня жизни совершают поисковые маятникообразные движения головой прекращающиеся после нахождения соска матери. В дальнейшем ориентировочные реакции усложняются детёныши развивают способности узнавать предметы...
64221. Игровой (ювенильный) период онтогенеза. Концепции игры. Значение игры для формирования поведения животных 33 KB
  Как было сказано выше ювенильный игровой период развития поведения наблюдается только у детёнышей высших животных у которых развитие поведения совершается перед половым созреванием в форме игровой активности.
64222. Формирование общения в играх животных 33.5 KB
  Такие игры встречаются только у животных которым свойственны развитые формы группового поведения. У детёнышей нехищных животных совместная игра состоит из общеподвижных игр совместных прыжков игрового бегства и так далее Игровая борьба если она встречается у данных видов...
64223. Познавательная функция игровой активности животных 29 KB
  В последнем случае имеет место активное воздействие на объект игры особенно деструктивного порядка позволяющее изучить внутреннее строение объекта а не только его внешние признаки. Важно что в ходе игры животное относится практически к каждому незнакомому предмету как к потенциально значимому и пытается найти ему применение.
64224. Общая характеристика эволюции психики 29.5 KB
  Исходя из этого следует что движение являлось решающим фактором эволюции психики. Леонтьев рассматривая эволюцию психики анализировал наиболее глубокие и качественные изменения которые претерпела психика в процессе эволюции животного мира.
64225. Элементарная сенсорная психика. Низший уровень психического развития. Характеристика сенсомоторной активности простейших 30 KB
  На низшем уровне психического развития находится довольно большая группа животных. Движения простейших отличаются большим разнообразием. Локомоция простейших осуществляется в виде кинезов элементарных инстинктивных движений.
64226. Общая характеристика психической активности простейших 27.5 KB
  Наряду с этим у простейших встречаются и элементы допсихического отражения простая раздражимость характерная для растений. У простейших встречаются разнообразные формы передвижения в водной среде но только на самом примитивном уровне инстинктивного поведения кинезов.
64227. Высший уровень развития элементарной сенсорной психики. Нервная система как фактор усложнения психической деятельности животных 26 KB
  Усложнение структуры организма обусловило возникновение нервной системы которая осуществляет координацию деятельности этих многоклеточных образований.
64228. Органы чувств и сенсорные способности низших многоклеточных беспозвоночных 28 KB
  Предполагается что первичные органы чувств вообще обладали лишь общей присущей всей живой материи чувствительностью но в повышенной степени. Согласно приведённой гипотезе все органы чувств многоклеточных животных развились из наименее дифференцированных осязательных рецепторов.