Другие предметы \ Проектирование цифровых устройств

Проектирование 4-х разрядного синхронного счётчика с порядком счёта A-F-0-6-2-4-1-5-3-7. Составление принципиальной электрической схемы. Моделирование работы счётчика в САПР OrCAD, страница 2

X

1

O

X

X

O

X

X

X

X

1

X

X

O

O

X

1

1

1

1

X

1

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

1

X

1

1

1

1

O

O

O

O

X

X

X

X

X

X

X

X

O

O

1

O

X

X

X

X

X

O

X

X

X

X

1

X

X

X

X

X

2.4 Составление логических уравнений устройства

После процедуры склеивания получим следующие логические уравнения для входов триггеров:


3. Выбор элементной базы

Исходя из полученных уравнений видно, что для реализации схемы нам понадобится:

1.  4  JK триггера,

2.  5 элементов «И»

3.  3 элемента «ИЛИ»

Принимая во внимание техническое задание и условия эксплуатации, выберем следующие элементы:

1.  В качестве JK триггера будем использовать микросхему К561ТВ1

2.  В качестве элемента «И» будем использовать микросхему КР1561ЛИ2

3.  В качестве элемента «ИЛИ» будем использовать микросхему К561ЛП2

Для микросхем были выбраны серии КР1561 и К561 т.к. эти серии одни из немногих подходит нам по времени наработки на отказ. Далее выбор исходил из минимальности потребляемой мощности, и минимального времени задержки.

Остальные технические и эксплуатационные  требования к элементам так же были выполнены при выборе данных элементов.

Вот некоторые из параметров микросхем:

К561ТВ1

Iпот, мкА

 , мкА

 , мкА

 , нс

 , нс

Uип,

В

 

В

 

В

280

0.72

0.33

590

770

3-15

0.8

4.2

Микросхемы КР1561ЛИ2 и К561ЛП2 имеют потребляемую мощность 5 мВт и время задержки 10 нс.

4. Разработка принципиальной схемы

После получения логических уравнений и выбора элементов, остаётся только соединить эти элементы, придерживаясь, правил.

Схема.jpg

Рис.1 Принципиальная электрическая схема

Устройство имеет 4 выхода  на которые в соответствии с заданным порядком счёта поступает двоичный код. Цифровые генераторы DSTM1 и DSTM2 обеспечивают задание начального значения счётчика. Генератор DSTM4 посылает синхроимпульсы на заданные входы счётчиков.


5. Моделирование и анализ правильности работы устройства

Моделирование выполняется в САПР OrCAD.  При подаче на входы CLOCK синхроимпульсов, счётчик должен переключаться в соответствии с заданным порядком счёта. В результате моделирования получим:

Временные диаграммы.jpg

Рис.2 Временные диаграмма работы счётчика

Из временных диаграмм видно, что счётчик по отрицательному фронту синхроимпульсов, переключается в соответствии с заданным порядком счёта. Начальное значение 1010 установлено так же в соответствии с заданием.

Максимальная задержка будет при прохождении сигнала к входу . Сигнал проходит последовательно через элементы «И» , затем через «ИЛИ». Учитывая выбранные элементы, максимальное время задержки будет  700 нс.


6. Конструирование печатной платы

Печатная плата будет конструироваться в OrCAD Layout. Выберем однослойную печатную плату, для простоты конструирования и производства.

Печатный узел.jpg

Рис. 3 Сборочный чертёж печатного узла

Печатная плата.jpg

Рис. 4 Чертёж печатной платы


7. Оценка степени выполнения задания

В результате данной работы был спроектирован 4-х разрядный синхронный счётчик с порядком счёта A-F-0-6-2-4-1-5-3-7. Была составлена принципиальная электрическая схема, затем  проведено моделирование работы счётчика в САПР OrCAD. Результаты моделирования полностью совпадают с теоретическими результатами. Для данного устройства были подобраны реальные элементы, соответствующие требованиям технического задания, а так же спроектирована печатная плата.


8. Список литературы

1.  Музыченко О.Н. Проектирование цифровых устройств. БГТУ, 1998.

2.  Справочник по интегральным микросхемам. Под ред. Тарабрина Б.В.- М.:Энергия, 1981.

3.  Петров Ю.В. САПР Orcad ч.3-я,БГТУ,2007.

Скачать файл