ЗАДАНИЕ

к курсовой работе по дисциплине «Схемотехника»

Тема работы и исходные данные «Проектирование цифрового автомата»

Задание на специальную разработку: функционирование цифрового автомата; вычисление функций переходов на основе индивидуальных параметров разработки; синтез принципиальной электрической схемы цифрового автомата; разработка печатной платы ЦА с использованием Ultiboard

Перечень обязательного графического материала: 1) Принципиальная электрическая схема цифрового автомата; 2) Печатная плата ЦА, полученная с помощью программы Electronics Workbench

Рекомендуемая литература и материалы: Марк Е. Хернитер. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования; Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств; Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере Electronics Work bench.

Реферат

Пояснительная записка 29 стр., 8 рис., 8 табл., 10 источников.

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО АВТОМАТА, КОМБИНАЦИОННАЯ СХЕМА, СОСТОЯНИЯ ЦА, ФУНКЦИИ ПЕРЕХОДОВ, МИНИМИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Данная курсовая работа содержит разработку цифрового автомата, алгоритм его функционирования, принципиальную электрическую схему и макет печатного монтажа.

Цель работы – разработать цифровой автомат, у которого на выходе периодически появляются коды символов, образующих фамилию и инициалы студента.

Задание выполнено с использованием программы-симулятора MultiSim и Ultiboard. Использование этих программ сокращает время разработки всего комплекса конструкторской документации по проекту.

Курсовая работа разработана для кафедры «Вычислительная техника и информационные технологии».

Содержание

1 Постановка задачи 8

2 Функционирование цифрового автомата 8

2.1 Структурная схема цифрового автомата 10

2.2 Алгоритм функционирования цифрового автомата 12

2.3 Описание состояний цифрового автомата 16

3 Вычисление функций переходов на основе индивидуальных параметров разработки 17

3.1 Составление полной таблицы функционирования ЦА 18

3.2 Минимизация логических функций КС1 20

3.3 Минимизация логических функций КС2 20

4 Синтез принципиальной электрической схемы цифрового автомата 22

4.1 Выбор микросхем 22

4.2 Применение программы-симулятора Multisim для синтеза принципиальной электрической схемы ЦА 23

Заключение 25

Список использованных источников 26

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3598, цена оригинала 1000 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

Введение

В современной науке и технике значительную и все более возрастающую роль играют цифровые методы обработки информации. В связи с этим быстро расширяется область применения цифровых систем – технических средств, выполняющих законченный процесс обработки цифровой информации, включающий ее прием, хранение, необходимые преобразования и выдачу. Возникла самостоятельная отрасль науки и техники – цифровая техника, изучающая принципы построения, методы проектирования и способы технической реализации цифровых систем. При этом цифровая техника использует достижения смежных фундаментальных и прикладных наук, таких как математическая логика, кибернетика, электроника и т.д.

В любой сфере человеческой деятельности – в науке, технике, производстве – методы и средства вычислительной техники направлены на повышение производительности труда. Цифровая вычислительная техника и микропроцессорные системы широко используются для автоматизирования управления технологическими процессами, включая автоматизированные контроль и диагностику технических средств, а также для автоматизированного проектирования научных исследований и административно – организационного управления.

Главной составляющей любой цифровой вычислительной машины является процессор или микропроцессор. Он осуществляет непосредственно обработку данных и программное управление процессом обработки данных. Он синтезируется в виде соединения двух устройств: операционного и управляющего. Операционное устройство – устройство, в котором выполняются операции, а управляющее устройство – это устройство, которое управляет процессом выполнения операции.

На стыке микроэлектроники и цифровой техники родилась другая новая область – цифровая микросхемотехника, предметом которой являются принципы и методы схемотехнического проектирования цифровых интегральных микросхем, которое включает разработку их логической структуры (структурное проектирование) и электрической схемы (схемное проектирование). Непрерывное повышение степени интеграции проектируемых микросхем, обеспечивающее реализацию на одном кристалле целых цифровых систем, требует от специалиста микросхемотехники не только знания основ цифровой техники, но и освоения таких ее разделов, как архитектура цифровых систем, микропрограммирование и т.д.

Курсовая работа является итоговой работой по изучению курса «Схемотехника». Конечной целью изучения курса является освоение самостоятельного проектирования несложных дискретных устройств (цифрового автомата), для того, чтобы в дальнейшем успешно эксплуатировать более сложные, серийно выпускаемые микроконтроллеры, а также ремонтировать и модернизовать персональные компьютеры.

Необходимо отметить уникальность данного устройства в том смысле, что сигналы на его выходах для каждого выполняющего будут уникальны и имеют прямую корреляцию с личными данными выполняющего (ФИО).

Для синтеза регистра предложено использовать триггеры и иерархический блок комбинационной схемы.

Задание предложено выполнить с использованием программы-симулятора MultiSim и Ultiboard. Предполагается, что использование этих программ позволяет значительно сократить время разработки всего комплекса конструкторской документации по проекту.

Данные САПР фактически являются промышленным стандартом в западных странах, однако в России их повсеместное внедрение задерживается. Очевидно, это связано с высокой стоимостью данных САПР.

1 Постановка задачи

Необходимо разработать цифровой автомат, у которого на выходе периодически появляются коды символов, образующих фамилию и инициалы студента. В данном случае, «-Анашкин-Д-И-» Каждый символ кодируется пятью битами: два старших разряда — номер строки, три младших разряда — номер столбца (номера представляют в двоичном коде) специальной таблицы. Длина периода должна быть в пределах 9-16 символов. Если период меньше 9 символов, то нужно написать имя полностью. Если период больше 16 символов, то следует убрать пробел(ы) или один-два инициала. Последовательность состояний регистра должна образовывать арифметическую прогрессию с разностью, равной наименьшему простому числу, не являющемуся делителем числа М, где М — период генерируемой последовательности.

Также необходимо представить функциональную и принципиальную схемы цифрового автомата, чертежи печатной платы со стороны монтажа и со стороны проводящего рисунка, выполненные с применением пакета программ Ultiboard 11.1.

2 Функционирование цифрового автомата

В науке и технике все более возрастающую роль играют цифровые методы обработки информации. Расширяется область применения цифровых систем – технических средств для обработки цифровой информации. Отрасль науки и техники – цифровая техника изучает принципы построения, методы проектирования и способы технической реализации цифровых систем.

Автомат — это система механизмов, устройств, в которой полностью автоматизированы процессы получения, преобразования, передачи энергии, материалов, информации. Термин «автомат» используется в двух аспектах: техническом и математическом. При математическом подходе под автоматом понимается математическая модель технического устройства, у которого должны быть свои входы состояния и выходы, при техническом подходе под автоматом понимается вполне реальное устройство.

Важным случаем автомата выступает цифровой автомат, в котором полностью автоматизированы процессы приема, преобразования, хранения и выдачи цифровой информации.

Цифровой автомат – это логическое устройство, в котором помимо логических элементов имеются элементы памяти. Значение выходных сигналов такого устройства зависит не только от аргументов на входе в данный момент времени, но и от предыдущего состояния автомата, которое фиксируется элементами памяти. В качестве элементов памяти могут использоваться триггеры. Каждое внутреннее состояние цифрового автомата определяется исходным состоянием триггеров и последовательностью входных сигналов, действующих на входе в данный момент времени, поэтому такие устройства называются последовательностными схемами. К последовательностным схемам можно отнести: триггеры, счетчики, регистры. В общем случае структурная схема цифрового автомата может быть представлена в виде набора трех узлов – комбинационной схемы формирования выходных сигналов, комбинационной схемы формирования сигналов управления триггерами и, собственно, памяти.

В любом устройстве обработки цифровой информации можно выделить два основных блока – операционный автомат и управляющий автомат.

Операционный автомат служит для хранения слов информации, выполнения набора микроопераций и вычисления значений логических условий, т.е. операционный автомат является структурой, организованной для выполнения действий над информацией.

Управляющий автомат генерирует последовательность управляющих сигналов, предписанную микропрограммой и соответствующую значениям логическим условий. Иначе говоря, управляющий автомат задает порядок выполнения действий в операционном автомате, вытекающий из алгоритма выполнения операций. Управляющий автомат может быть представлен в двух видах: автомат с жёсткой логикой (со схемной логикой) и автомат с гибкой логикой (с программируемой логикой). Различие между автоматом с жёсткой логикой и автоматом с гибкой логикой в затратах оборудования, необходимого для реализации одних и тех же функций, т. е. в стоимости автоматов. Количество оборудования в автомате с жёсткой логикой возрастает почти пропорционально сложности микропрограммы. Для автоматов с гибкой логикой типичны большие удельные затраты оборудования при реализации относительно несложных микропрограмм. Автоматы с жёсткой логикой имеют более высокое быстродействие, чем автоматы с гибкой логикой.

Таким образом, любое устройство – является композицией операционного и управляющего автоматов. Операционный автомат, реализуя действия над словами информации, является исполнительной частью устройства, работой которого управляет управляющий автомат, генерирующий необходимые последовательности управляющих сигналов.

С точки зрения сигналов цифровой автомат полезно определить как систему, которая может принимать входные сигналы, под их воздействием переходить из одного состояния в другое, сохранять его до прихода следующего входного сигнала и выдавать выходные сигналы.

Цифровой автомат считается конечным, если конечны множества входных сигналов х, состояний s и выходных сигналов y.

Цифровой автомат называют дискретным преобразователем информации способным принимать различные состояния, переходить под воздействием входных сигналов или команд программы из одного состояния в другое и выдавать выходные сигналы.

2.1 Структурная схема цифрового автомата

Обобщенная структурная схема ЦА содержит запоминающее устройство (ЗУ) (регистр, выполненный на триггерах) и два комбинационных устройства: для формирования сигналов управления триггерами КС1 и для формирования требуемых выходных сигналов КС2.

Так как цифровой автомат должен работать совместно с другими устройствами (например, с устройствами вывода символов и т.п.), то целесообразно будет использовать внешний (по отношению к проектируемому устройству) генератор тактовых импульсов для синхронизации всех совместно работающих устройств (Рисунок 1)

КС1–комбинационное устройство управления регистром на триггерах;

КС2– комбинационная схема для формирования выходных сигналов;

ЗУ–запоминающее устройство (регистр) на триггерах;

W–сигнал сброса устройства;

Ф–синхронизирующий сигнал внутри устройства.

Рисунок 1 — Полная структурная схема цифрового автомата

Требуется синтезировать цифровой автомат (ЦА), у которого на выходе «у» периодически появляются коды символов, образующих фамилию и инициалы студента. Каждый символ кодируется пятью битами согласно таблице 1: два старших разряда – номер строки, три младших – номер столбца.

Таблица 1 — Таблица кодов символов

0 1 2 3 4 5 6 7

0 – А Б В Г Д ЕЁ Ж

1 З И Й К Л М Н О

2 П Р С Т У Ф Х Ц

3 Ч Ш Щ Ы ЬЪ Э Ю Я

Длина периода должна быть в пределах 9-16 символов. Если период меньше 9 символов, то можно написать имя полностью. Если период больше 16 символов, можно убрать пробелы или один-два инициала (Рисунок 2).

Рисунок 2 — Обобщенная структурная схема ЦА

Схема КС1, КС2 должны быть выполнены на комбинационных микросхемах в логическом базисе И-НЕ (регистр выполняется на триггерах типа JK).

Последовательность состояний регистра должна образовывать арифметическую прогрессию с разностью, равной наименьшему простому числу, не являющимся делителем периода генерируемой последовательности.

2.2 Алгоритм функционирования цифрового автомата

По сигналу с дешифратора команд ДШ схема запуска формирует входной сигнал х, который принимает только два значения: х1=0 (пауза в работе ЦА) и х2=1 (запуск и работа ЦА).

После завершения цикла вывода формируется сигнал W, который сбрасывает регистр на триггерах в 0 и запрещает подачу тактовых импульсов Ф на схемы ЦА до момента прихода импульса запуска ЦА с дешифратора команд (длина импульса запуска должна быть не меньше длины импульса синхронизации – для срабатывания схемы).

Составим в соответствии с заданием таблицу выходных значений (Таблица 2):

Таблица 2 -Таблица выходных значений

Символы — А Н А Ш К И Н — Д — И —

Восьмеричный код 00 01 16 01 31 13 11 16 00 05 00 11 00

Очевидно, что период функционирования цифрового автомата равен количеству символов, т. е. 13.

Каждый период (цикл) функционирования ЦА начинается в момент поступления на его вход сигнала запуска x(t)=1. При поступлении на его вход очередного тактового импульса Ф, максимальное число которых равно периоду функционирования автомата R=14, ЦА проходит ряд сменяющих друг друга состояний a(t) = al (l = 0, 1, 2, …, S). Число рабочих состояний равно S=13, а общее число состояний ЦА, включая исходное a0, равно s+1=14 и связано с максимальным числом рабочих тактов R соотношением S  R (R=13).

Минимально необходимое количество триггеров для синтеза регистра (памяти) определяется из соотношения n  log2(S + 1), N=4;

В соответствии с заданием последовательность состояний регистра должна состоять из вычетов по модулю R и образовывать арифметическую прогрессию с разностью, равной наименьшему простому числу, не являющемуся делителем числа R, где R – период генерируемой последовательности

В рассмотренном случае R = 14. Наименьшее простое число, не являющееся делителем 14, это 3. Поэтому состояния регистра будут изменяться в такой последовательности:

0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 1, 3, 5, 7, 9, 11…

Для синтеза КС1 и КС2 зададим таблично функцию переходов (Таблица 3) и функцию выходов (Таблица 4).

Таблица 3 — Таблица функций переходов

Предшествующее состояние автомата a(t) Последующее состояние

автомата a(t+1)

при x(t)=1 при x(t)=0

a0 0000 a 2 0010

a 2 0010 a 4 0100

a 4 0100 a 6 0110

a 6 0110 a 8 1000

a 8 1000 a 10 1010

a 10 1010 a 12 1100

a 12 1100 a 1 0001

a 1 0001 a 3 0011

a 3 0011 a 5 0101

a 5 0101 a 7 0111

a 7 0111 a 9 1001

a 9 1001 a 11 1011

a 11 1011 a 0 0000

Каждое состояние регистра отождествляется с записанным в триггеры n-разрядным двоичным числом. Так же каждому состоянию регистра соответствует цифровой двоичный код на выходе ЦА.

Этот код получают из 8-ричного кода таблицы 1. При этом каждый символ кодируется пятью битами согласно таблице 2. Два старших разряда – номер строки, три младших – номер столбца.

Таблица 4 — Таблица функции выходов

Состояние

автомата a(t) Значения выходных

сигналов y(t)

y1 y2 y3 y4 y5

a0 0000 0 0 0 0 0

a 2 0010 0 0 0 0 1

a 4 0100 0 1 1 1 0

a 6 0110 0 0 0 0 1

a 8 1000 1 1 0 0 1

a 10 1010 0 1 0 1 1

a 12 1100 0 0 0 0 1

a 1 0001 0 0 1 1 0

a 3 0011 0 0 0 0 0

a 5 0101 0 0 1 0 1

a 7 0111 0 0 0 0 0

a 9 1001 0 1 0 0 1

a 11 1011 0 0 0 0 0

a0 0000 0 0 0 0 0

Алгоритм функционирования ЦА можно задать с помощью графа (Рисунок 3), в котором номер состояния удобно обозначить числом, характеризующим состояние регистра, а также указать номер выхода в каждом состоянии, на котором формируется сигнал «1» (граф составляют по таблицам 4 и 5) :

Рисунок 3 — Алгоритм функционирования ЦА, заданный с помощью графа

2.3 Описание состояний цифрового автомата

Цифровой автомат можно представить как «черный ящик», имеющий конечное число входов и выходов и некоторое множество внутренних состояний Q ={a1(t), a2(t), …, an(t)}, в которые он под воздействием входных сигналов переходит скачкообразно. Выходные сигналы y(t) возникают в результате действия входных сигналов x(t), при этом одновременно с появлением выходного сигнала происходит скачкообразный переход автомата из состояния an(t) в состояние an+1(t).

Выходные сигналы зависят не только от входных сигналов в данный момент времени, но и от сигналов, которые поступили на входы автомата ранее, т.е. от состояния автомата в текущий момент.

Каждое состояние регистра отождествляется с записанным в триггеры 4-разрядным двоичным числом в соответствии с установленным выше правилом и может быть представлено в таблице 5.

Таблица 5 — Таблица состояний цифрового автомата

Состояние

регистра Сигналы QB(t) на прямых выходах триггеров T4, T3, T2, T1

Q4(t) Q3(t) Q2(t) Q1(t)

a 0 0 0 0 0

a 2 0 0 1 0

a 4 0 1 0 0

a 6 0 1 1 0

a 8 1 0 0 0

a 10 1 0 1 0

a 12 1 1 0 0

a 1 0 0 0 1

a 3 0 0 1 1

a 5 0 1 0 1

a 7 0 1 1 1

a 9 1 0 0 1

a 11 1 0 1 1

a0 0 0 0 0

3 Вычисление функций переходов на основе индивидуальных параметров разработки

Так как начальное состояние автомата задано, и оно не соответствует нулевой комбинации, то регистр строится на JК триггерах. Эти JК триггеры имеют входы предварительной установки: R и S. По своей структуре триггеры являются двухступенчатыми, что является важным их достоинством для построения схемы цифрового автомата. Триггеры должны иметь динамические входы и быть синхронными для устранения явления гонок.

Для расчетов потребуется таблица 6 (Состояния синхронного JK-триггера). Число триггеров для построения регистра состояний равно разрядности кодовой комбинации состояний (Таблица 6). В данном случае используем четыре триггера, так как число разрядов двоичного кода четыре.

Таблица 6 — Состояния синхронного JK-триггера (минимизированная форма) при C=1

Jn Kn Qn+1

1 X 1

X 1 0

0 X 0 (сохр. 0)

X 0 1 (сохр. 1)

3.1 Составление полной таблицы функционирования ЦА

На основании таблицы состояний ЦА, таблицы переходов, таблицы выходов и информации о состояниях JK триггера составим полную таблицу функционирования синхронных JK триггеров (Таблица 7).

В этой таблице указаны сигналы, которые подаются на управляющие входы триггеров для обеспечения перехода состояний регистра (сигналы управления триггерами).

К приходу очередного тактового (синхронизирующего) импульса на все четыре триггера регистра на управляющих входах этих триггерах должны существовать сигналы управления триггерами, обеспечивающие переход к следующему состоянию триггеров регистра.

Таким образом, для каждого состояния регистра необходимо найти сигналы на управляющих входах триггеров, переходящих к следующему состоянию.

Пусть регистр требуется построить на JK-триггерах, которые работают так, что:

Если такой триггер должен перейти из нуля в единицу, то к приходу счетного импульса на тактовый вход нужно обеспечить J=1, сигнал на входе K не влияет при этом на поведение триггера и может быть либо 0, либо 1, т.е. K=X;

Если триггер должен опрокинуться из 1 в 0, то K=1, J=X (сигнал на входе J не влияет при этом на поведение триггера)

Если требуется сохранить состояние 1, то необходимо к приходу счетного импульса установить K=0, J=X;

Если триггер должен остаться с состоянии 0, то нужно обеспечить J=0, K=X.

Таблица 7 — Полная таблица функционирования ЦА при построении ЗУ на JK-триггерах

№

такта Предшествующее

состояние

триггеров

регистра Последующее

состояние

триггеров

регистра Сигналы управления

триггерами Цифровой двоичный

код на выходе ЦА y(t) Символ

Q4 Q3 Q2 Q1 Q4 Q3 Q2 Q1 J4 K4 J3 K3 J2 K2 J1 K1 y1 y2 y3 y4 y5

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 X 0 X 1 X 0 X 0 0 0 0 0 —

2 0 0 1 0 0 1 0 0 0 X 1 X X 1 0 X 0 0 0 0 1 А

4 0 1 0 0 0 1 1 0 0 X X 0 1 X 0 X 0 1 1 1 0 Н

6 0 1 1 0 1 0 0 0 1 X X 1 X 1 0 X 0 0 0 0 1 А

8 1 0 0 0 1 0 1 0 X 0 0 X 1 X 0 X 1 1 0 0 1 Ш

10 1 0 1 0 1 1 0 0 X 0 1 X X 1 0 X 0 1 0 1 1 К

12 1 1 0 0 0 0 0 1 X 1 X 1 0 X 1 X 0 0 0 0 1 И

1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 X 0 X 1 X X 0 0 0 1 1 0 Н

3 0 0 1 1 0 1 0 1 0 X 1 X X 1 X 0 0 0 0 0 0 —

5 0 1 0 1 0 1 1 1 0 X X 0 1 X X 0 0 0 1 0 1 Д

7 0 1 1 1 1 0 0 1 1 X X 1 X 1 X 0 0 0 0 0 0 —

9 1 0 0 1 1 0 1 1 X 0 0 X 1 X X 0 0 1 0 0 1 И

11 1 0 1 1 0 0 0 0 X 1 0 X X 1 X 1 0 0 0 0 0 —

3.2 Минимизация логических функций КС1

Проведем минимизацию логических функций, определяющих каждый из управляющих сигналов триггеров (а затем составляем логическую цепь, реализующую полученные функции, т.е. синтезируем принципиальную электрическую схему комбинационного устройства КС1) по данным таблицы 7 с помощью логического преобразователя:

J4= K4=

J3= K3=

J2= K2=

J1= K1=

Для минимизации используем логический преобразователь.

3.3 Минимизация логических функций КС2

КС2 – комбинационное устройство для формирования выходных сигналов ЦА. Это устройство, как видно из таблицы 7, имеет четыре входа, на которые поступают сигналы с выходов триггеров. КС2 имеет пять выходов, на которых периодически появляются коды символов, образующих фамилию и инициалы студента: два старших разряда – номер строки, три младших разряда – номер столбца. Можно для каждого из пяти выходов КС2 из таблицы 7 составить таблицы истинности.

Определение и минимизацию логических функций, описывающих работу КС2 – комбинационное устройство для формирования выходных сигналов ЦА и составление его схемы осуществим с помощью логического преобразователя программы-симулятора MultiSim в том же порядке, что и для КС1(Таблица 8).

Таблица 8- таблица истинности для КС2

Номер такта Сигналы с T Вывод

Q1 Q2 Q3 Q4 y1 y2 y3 y4 y5

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 1 0 0 0 0 0 1

4 0 1 0 0 0 1 1 1 0

6 0 1 1 0 0 0 0 0 1

8 1 0 0 0 1 1 0 0 1

10 1 0 1 0 0 1 0 1 1

12 1 1 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 0 0 1 1 0

3 0 0 1 1 0 0 0 0 0

5 0 1 0 1 0 0 1 0 1

7 0 1 1 1 0 0 0 0 0

9 1 0 0 1 0 1 0 0 1

11 1 0 1 1 0 0 0 0 0

Заносим в логический преобразователь данные и минимизируем (simple) (Рисунок 4):

Рисунок 4 — Преобразования в логическом анализаторе КС2 для уравнения У5.

Логические функции для КС2 (минимизированные в MultiSim):

Y1=AB ̅C ̅D ̅

Y2=A ̅BC ̅D ̅+AB ̅C ̅+AB ̅D ̅

Y3=A ̅BC ̅+A ̅C ̅D

Y4=A ̅B ̅C ̅D+A ̅BC ̅D ̅+ACD ̅

У5=B ̅C ̅D+CD ̅+AC ̅

4 Синтез принципиальной электрической схемы цифрового автомата

Программа-симулятор Multisim предназначена для проектирования принципиальных электрических схем, с возможностью эмуляции их работы и дальнейшим экспортом в САПР.

4.1 Выбор микросхем

При выборе микросхем для синтеза цифрового автомата в первую очередь следует учитывать их электрическую совместимость:

по напряжениям логических «0» и «1»;

по напряжениям питания;

по допустимым значениям тока на входах и т.д.

Таким образом, целесообразно выбрать следующие ИМС:

7408N (2-х входовой элемент И)- ;

7415N (3-х входовой элемент ИЛИ) — ;

7440N (4-х входовой элемент И)- ;

CN74107N (JK-триггер)- ;

CN7404 (элемент НЕ) — .

Физические характеристики указаны в спецификации.

4.2 Применение программы-симулятора Multisim для синтеза принципиальной электрической схемы ЦА

Правильность построения принципиальной электрической схемы ЦА проверяют с помощью программы симулятора-Multisim.

Собираем схему и проверяем ее на работоспособность в программе Multisim (Рисунок 6).

Рисунок 6 — Принципиальная электрическая схема ЦА

5 Разработка печатной платы в программе Ultiboard

После отладки функциональной и принципиальной электрической схемы ЦА в симуляторе Multisim необходимо разработать печатную плату.

Для этого нужно осуществить импорт данных в программу Ultiboard из программы-симулятора Multisim.

Однако обозначенные соединения не могут быть основой печатной платы. Для размещения реальных проводников необходимо «протрассировать» соединения.

Программа произведет автоматическую трассировку соединений; если после этой процедуры остались необработанные проводники, следует повторить операцию, по-иному разместив компоненты.

Проще всего осуществить импорт данных в Ultiboard из программы-симулятора. Для этого выбираем соответствующий пункт меню программы: «Трансляция» «Передать в Ultiboard» (Рисунок 7).

Рисунок 7 – Передача схемы в Ultiboard

Схема будет передана в пакет Ultiboard, где в основном окне будет изображен макет печатной платы (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Печатная плата

Заключение

Цифровая техника использует достижения смежных фундаментальных и прикладных наук, таких как математическая логика, кибернетика, электроника и т.д.

Нужно было разработать цифровой автомат, у которого на выходе периодически появляются коды символов, образующих фамилию и инициалы, т.е. «-Анашкин-Д-И-» и представить функциональную и принципиальную схемы цифрового автомата, чертежи печатной платы со стороны монтажа и со стороны проводящего рисунка, выполненные с применением пакета программ Ultiboard 11.1.

Разработан цифровой автомат, цикл работы которого составляет 13 тактов, выводящий на каждом такте на соответствующий выход логический сигнал, формируя, таким образом, восьмеричный код символов фамилии студента.

Для составления комбинационных схем применялись элементы логики И-НЕ, в качестве триггеров были выбраны JK-триггеры, иерархический блок.

В процессе вычисления минимизированных форм логических функций для комбинационных схем применялись законы математической логики и возможности программы MultiSim.

Список использованных источников

Марк Е. Хернитер. Multisim 7. Современная система компьютерного моделирования

Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. — М.: Горячая линия — Телеком, 2010. — 260 с.: ил.

Кардашев Г.А. Цифровая электроника на персональном компьютере Electronics Work bench и Micro — Cap. — М.: Горячая линия — Телеком, 2011. — 311 с.: ил.

Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: Учебное пособие.2-е изд.,перераб. и доп. — М.: Гелиос АРВ,2012. — 336 с.: ил.

Справочное руководство по ELECTRONICS WORKBENCH

Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. — М.: Мир, 2011. — 379 с.: ил.

Токхейм Р. Основы цифровой электроники: Пер. с анл. — М.: Мир, 2008. — 372 с.: ил.

Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике: Пер. с англ. — М: Энергоатомиздат, 2007. — 176 с. ил.

Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. — 2-е изд., исправленное. — М.: Радио и связь, 2007.- 352 с.: ил.

Москатов Е.А. Справочник по полупроводниковым приборам. — М.: Журнал «Радио», 2010. — 208 с.: ил.

Графический материал

Принципиальная электрическая схема цифрового автомата

Печатная плата ЦА, полученная с помощью программы Electronics Workbench