Цифровая обработка данных с помощью автоматических устройств. Монтаж ЭВМ, состоящей из дискретных компонентов и проволочных соединений

Микросхема имеет двухтактный выходной каскад и содержит внутри себя шесть инверторов, два из которых используются непосредственно в самом генераторе, а ещё два включаются на выход генератора для формирования более крутых фронтов выходных импульсов.

4.2.Разработка многоразрядного счётчика.

В качестве многоразрядного счётчика будем использовать микросхему  К155ИЕ19.

Микросхема К155ИЕ19 - два четырехразрядных двоичных счетчика , каждый из которых имеет два входа: R - для установки триггеров счетчика в 0 при подаче на вход R лог. 1 и С - для подачи счетных импульсов. Срабатывание триггеров счетчика происходит по спадам импульсов положительной полярности, подаваемых на вход С, выходной код счетчиков - стандартный, 1-2-4-8. Для соединения счетчиков в многоразрядный выходы 8 предыдущих разрядов необходимо соединить со входами С последующих. Каждый из четырёхразрядных счётчиков имеет инверсный динамический вход синхронизации  и инверсный статический вход сброса . Если на вход сброса  подать напряжение высокого уровня, то счётчик по всем выходам устанавливается в нулевое состояние. Когда на вход  подано напряжение низкого уровня, то с приходом на вход  отрицательного перепада (спада) тактового импульса начнётся режим счёта.

Рисунок 4.2.1 УГО микросхемы К155ИЕ19

Рисунок 4.2.2 Схема включения микросхемы К155ИЕ19

Так как счёт происходит по спаду импульса, то сигнал переноса снимаем с выхода 3-го разряда первого счётчика и подаём на вход   второго счётчика.

Таким образом, образуется восьмиразрядный двоичный счётчик импульсов, первые 5 разрядов которого будем использовать в качестве счётчика кода букв алфавита.

4.3.Расчёт схемы сброса по питанию.

Схема сброса по питанию применяется для установки логических элементов в исходное состояние при включении питания или при возникновении тупикового состояния электронной схемы. Тупиковые состояния могут возникать при подаче недопустимого сигнала на входы микросхем, при воздействии сильной помехи, неправильном подключении микросхем, т.е. при возникновении ошибки в схеме. К примеру, на входы S и R RS-триггера подаются одновременно сигналы активного уровня, на несколько входов классического шифратора одновременно подаётся «1» и т.д. А при включении питания, к примеру, счётчик может продолжать счёт вместо того, чтобы начать считать заново. Для предотвращения таких состояний организовывается сброс по питанию.

В данном устройстве применена схема сброса по питанию на  основе конденсатора и резистора при прямом входе сброса микросхемы (рис.4.3.1).

Рисунок 4.3.1 Схемы сброса по питанию.

Также необходимо организовать задержку порядка 1с при подаче напряжения питания. Для этого, зная период времени t=1c, рассчитаем номиналы элементов C и R:

c;                                                                                                          

Примем R=470 Ом, тогда С:

Выбираем элементы:

R из ряда Е24

R: МЛТ – 0,125 –  470 Ом ± 5%                                                        ([1], стр. 17)

С выберем из ряда Е6

C: К50-29 – 25В – 2200 мкФ (-20…+50)%;                                     ([1], стр. 260)        

Так как период t значительно превышает максимально допустимую длительность фронта для ТТЛ-микросхем (200нс), то на выходе инвертора может возникнуть звон. Однако это допустимо, т.к. выходной сигнал подаётся на входы сброса микросхем, а не на входы данных. 

4.4.Разработка схемы формирования импульса записи.

Схемы формирования импульсов записи выбирает из кодов букв, поступающих на ее входы с двоичного счетчика, только те, которые соответствуют буквам из фамилии – если код соответствует, то схема выдает восьмиразрядный (по числу букв в фамилии и числу регистров памяти соответственно) унарный код.

Унарный код необходим, для того чтобы разрешить запись только одному из регистров памяти. Регистр, на вход разрешения которого пришла логическая единица будет запоминать код буквы, на остальные регистры будут поданы логические нули и, следовательно, эти регистры не будут записывать данный код.

Схемы формирования кодов букв фамилии рассчитываются по таблице истинности. Уровень, разрешающий запись в регистрах – низкий, а так как в таблице истинности выходной сигнал функции при совпадении кода с номером буквы единица, то запишем булевы функции  с инверсиями.

Каждую функцию можно реализовать на логическом элементе 5И-НЕ. При этом понадобится еще 4 инвертора, чтобы получить инверсные значения входных переменных.

Эту задачу можно решить с помощью дешифратора. Если подавать 5-ти разрядную комбинацию на входы дешифратора, то выходными функциями будут сигналы унарного кода на выходах дешифратора с номером, соответствующим входной комбинации. Подключая эти выходы к соответствующим их номерам регистрам можно реализовать данную схему.

Выбираем микросхему К155ИД3 – дешифратор-демультиплексор 4 линии