Разработка устройства, формирующего последовательность цифровых сигналов для управления постоянным запоминающим устройством

настоящее время наблюдается этап бурного развития полупроводниковой электроники, что связано с созданием широкой номенклатуры и массовым выпуском интегральных микросхем интегральных микросхем, запоминающих устройств, микропроцессорных комплектов, однокристальных ЭВМ. Этот процесс в определенной степени связан с внедрением интегральных микросхем в универсальные и управляющие вычислительные комплексы, периферийное оборудование, устройства регистрации и передачи информации, автоматизированные системы управления и так далее. Применение интегральных микросхем позволило усовершенствовать и создать новые методы проектирования, конструирования и производства радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, повысить ее технические и эксплуатационные характеристики, внедрить электронику в ряд устройств, традиционно выполняемых на механических или электромеханических принципах действия.

Интегральная микросхема (ИМС) - микроэлектронное изделие, выполняющее опре-деленную функцию преобразования и обработки сигналов и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

На сегодняшний день очень широкое применение находят цифровые интегральные микросхемы.

Цифровая интегральная микросхема - интегральная микросхема, предназначенная для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Цифровые ИМС являются основой для построения цифровых устройств различного назначения.

Цифровое устройство - устройство, предназначенное для приема, обработки и выдачи цифровой информации.

В данном курсовом проекте разработано устройство, формирующее последовательность цифровых сигналов для управления постоянным запоминающим устройством.

Разработка радиоэлектронной аппаратуры на микросхемах представляет собой процесс создания новых образцов устройств, приборов и аппаратов, удовлетворяющих заданным требованиям. Этот процесс связан с решением схемотехнических, конструкторских, технологических задач. При построении устройств на микросхемах применяется функционально-узловой метод. Он предусматривает выделение из готовой функциональной схемы проектируемого устройства частей, выполняющих законченные операции, и реализацию их, как правило, в виде типовых конструктивно законченных узлов. Основными этапами проектирования цифрового устройства являются:

1. Разработка структурной схемы

2. Синтез и разработка принципиальной схемы

3. Конструктивная проработка

1. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ.

Структурная схема определяет основные функциональные блоки проектируемого устройства и взаимосвязи между ними. Результатом данного этапа является разработка технического предложения для последующих стадий проектирования. В данном курсовом проекте было дано задание разработать устройство управления блоком памяти, которое должно формировать последовательность дискретных импульсов. В качестве исходных данных был задан закон функционирования данного устройства (набор  выходных сигналов и последовательность их появления) и частота их выдачи. Наличие схемы синхронизации в задании не заданно, поэтому будем считать, что система асинхронная.

Разрабатываемое     устройство     должно     представлять     собой последователь-ностное цифровое устройство, то есть его состояние в каждый момент времени должно определяться, исходя из его состояний в предыдущие моменты времени, а выходные сигналы определяются состоянием устройства.

Для того, чтобы сформировать на выходе устройства требуемый набор сигналов, необходимо использовать устройство, сигналы на выходе которого, отличаются в каждом такте цикла и комбинационную схему для преобразования опорных сигналов, формируемых этим устройством в выходные сигналы. В качестве такого устройства удобно использовать двоичный счётчик, внутренние состояния которого циклически изменяются под воздействием изменений тактового сигнала.

Для того чтобы задать необходимые временные интервалы и для управления работой счётчика используется задающий генератор. Так как количество внутренних состояний любого двоичного счетчика определяется выражением:

, где к - количество разрядов счетчика, то в данном случае потребуется пятиразрядный счетчик, имеющий тридцать два внутренних состояния. При этом используется тридцать состояний, и необходима схема, переводящая счетчик после тридцатого состояния в исходное (схема сброса).

Так как задано, что устройство должно формировать пять выходных сигналов, то комбинационная схема должна состоять из трёх частей, формирующих каждая свой выходной сигнал.

Согласно техническому заданию, проектируемое устройство должно питаться от сети, поэтому мы должны предусмотреть блок питания, преобразующий переменное напряже-ние электрической сети в постоянное напряжение питания. При включении питания в схеме в начальный период времени происходят переходные процессы, и поэтому состояние схе-мы и сигналы, появляющиеся на выходе в этот период времени, являются непредсказуемы-ми, а, следовательно, появление этих сигналов на выходе схемы недопустимо. Для предот-вращения вышеуказанного явления, а также для сброса