Проектирование цифровых устройств с помощью языка VHDL. Описание компонентов схемы. Исходные тексты компонентов схемы

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:  _________

студент гр. 047                            

Проверил:  _________

Рязань, 2003

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра: САПР ВС

Задание на курсовую работу по дисциплине «Электротехника и электроника»

студенту                               у 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   t_зд,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.

RG 0                   0             1                  1 2                   2 3                   3 4                   4                                   5                   5 6                   6 7                   7 OE STB

                                                                                 

                                                      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 t_зд.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   t_зд,р= 10 нс

. 

Эпюра работы шестиканального буферного элемента (К155ЛП11)

8- разрядный неинвертирующий шинный формирователь (КР580ВА86)

Условное графическое обозначение.

A        F       B 1                   1 2                   2 3                   3 4                   4                                   5                   5 6                   6 7                   7 8                   8  OE T

                                                                                 

                                                      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