Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Основные положения. Совет старшеклассников создан на базе 9-11 классов МКОУ СОШ №17. В своей практической деятельности совет старшеклассников руководс...полностью>>
'Документ'
Александр Пайдулов родился 18 июня 1956 года в г. Артёмовске Свердловской области. Детство прошло в степях Саратовской и Самарской областей. Юность вс...полностью>>
'Документ'
'Программа'
Авторы: Елисеева Ольга Евгеньевна – доцент БГУ, кандидат технических наук, доцент; Васильева Ирина Николаевна – заместитель директора СООО «Образовате...полностью>>

Главная > Техническое задание

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Факультет «Информационные Технологии»

Курсовая работа

Предмет: Схемотехника

Преподаватель: доц. Добронравов О.Е.

Группа: ВВ-4-07

Студент: Шеклачев Е.А.

Москва 2009

Техническое задание

Построить Мультиплексор с заданными параметрами:

Количество входов(n) = 8

Тактовая частота(f)=20 Мгц

Потребляемая мощность(P) не более 2.5 Вт

Конструкция – односторонняя печатная плата

Содержание

Раздел 1.Анализ существующих схемотехнических решений проектируемого Мультиплексора

    1. Описание существующих литературных схемотехнических источников. Структурные схемы узла и краткое описание их работы

    2. Анализ существующих структур, с целью обеспечения выполнения задания курсовой работы

    3. Выводы

Раздел 2. Разработка функциональной электрической схемы проектируемого мультиплексора и выбор системы элементов

2.1 Описание работы электрической функциональной схемы узла

2.2 Выбор системы элементов

2.3 Выводы

Раздел 3.Разработка принципиальной электрической схемы проектируемого мультиплексора.

3.1 Построение временных диаграмм

3.2 Синтез принципиальной схемы

3.3 Расчет характеристик схемы

3.4 Выводы

Раздел 4.Разработка и конструкционный расчет односторонней

печатной платы

4.1 Описание односторонней печатной платы

4.2 Разработка печатной платы проектируемого мультиплексора

4.3 Выводы

Раздел 1.Анализ существующих схемотехнических решений проектируемого Мультиплексора

    1. Описание существующих литературных схемотехнических источников. Структурные схемы узла и краткое описание их работы.

Мультиплексор(multiplexor)- это функциональный узел ЦВМ, осуществляющий подключение одного из входных каналов к выходному под управлением управляющего(адресующего) слова. Разрядности каналов могут быть различными, мультиплексоры для коммутации многоразрядных слов составляются из одноразрядных. Входы мультиплексора делятся на две группы: информационные и адресующие. Работу мультиплексора можно упрощенно представить в виде многопозиционного ключа. Для одноразрядного мультиплексора это представлено на рис 1, а.

Рис.1. Упрощенное представление мультиплексора многопозиционным ключом (а) и реализация мультиплексора на элементах И-НЕ(б)

Адресующий код А задает переключателю определенное положение, соединяя с выходом А один из информационных входов x.При ненулевом адресующем коде переключатель занимает верхнее положение x0 , с увеличением кода на единицу переходит в соседнее положение x1 и т.д. Работа мультиплексора описывается соотношением

которая иногда называется мультиплексной формулой. При любом значении адресующего кода все слагаемые, кроме одного равны нулю. Ненулевое слагаемое равно xi где i – значение текущего адресного кода.

Схемотехнически мультиплексор реализует электронную версию показанного переключателя, имея, в отличие от него, только одностороннюю передачу данных. На рис. 1,б показан мультиплексор с четырьмя информационными входами, двумя адресными входами и входом разрешения работы (Е). При отсутствии разрешения работы (Е=0) выход F становиться нулевым независимо от информационных и адресных сигналов или еще говорят, что мультиплексор заперт.

В стандартных сериях размерность не более 16*1.Для увеличения размерности применяется следующий метод.

Наращивание размерности.

Наращивание размерности мультиплексора возможно с помощью пирамидальной структуры из нескольких мультиплексоров. При этом первый ярус схемы представляет собою столбец, содержащий столько мультиплексоров сколько необходимо для получения нужного числа информационных входов. Все мультиплексоры столбца адресуются одним и тем же кодом, составленным из соответствующего числа младших разрядов и общего адресного кода(если число информационных входов рано 2n ,то общее число адресных входов равно n, младшее поле n1 адресного кода используется для адресации мультиплексоров первого яруса). Старшие разряды адресного кода, число которых равно n – n1 используются во втором ярусе, мультиплексор которого обеспечивает поочередную работу мультиплексоров первого яруса на общий выходной канал.

Пирамидальная схема, выполняющая функции мультиплексора «32-1» и построенная на мультиплексорах меньшей размерности, показана на рис.2(сокращение MUX от английского MUltipleXer).Такое соединение также называют каскадным.

Рис.2 Схема наращивания мультиплексоров

Мультиплексоры 4-1,8-1,16-1, выпускаются в составе многих серий и имеют буквенный код КП. Их временные характеристики задаются задержками по трем трактам: вход адреса - выход, вход данных - выход, вход разрешения – выход. Для большинства серий эти величины лежат в пределах своей серии элементов. Все рассмотренные схемы мультиплексоров коммутируют только один разряд данных. При коммутации многоразрядных слов в каждом разряде используется свой мультиплексор. В составе ряда серий выпускаются микросхемы многоразрядных мультиплексоров. В одном корпусе размещаются или четыре мультиплексора 2-1(например, К555КП11), или два мультиплексора 4-1 (например, К555КП12, рис. 3).

Рис 3. К555КП12 2-разрядный 4-канальный коммутатор с тремя состояниями

Термином «мультиплексирование» называют процесс передачи данных от нескольких источников по общему каналу, и любое устройство, осуществляющее на передающей стороне операцию сведения данных в один канал, принято называть мультиплексором. Это название исторически закрепилось за схемой по рис.4, способной осуществлять временное мультиплексирование сигналов, передавая их в линию друг за другом в темпе смены кодов на своих адресных входах. Но эта же схема может выполнять и еще одну распространенную операцию- выбор, селекцию(от select-выбирать) данных из определенного указанного адресным кодом источника. Любое устройство, выполняющее операцию селекции, называют селектором, и разработчики, у которых схема, показанная на рис. 4, выполняла эти функции, естественно стали называть её селектором. Кроме того, поскольку схема выполняет коммутацию сигналов, ее еще называют коммутатором. Рассматриваемая схема побила среди цифровых узлов рекорд продолжительности без определенного имени, ее до сих пор называют и мультиплексор, и селектор, и селектор-мультиплексор, и коммутатор. Например, одни и теже схемы К155КП5 и К155КП7 называются и коммутаторами и селекторами-мультиплексорами. Ещё интереснее: в одной и той же работе микросхемы обсуждаемого типа, различающие числом входов, называются то коммутатор(134КП9), то селектор-мультиплексор (К155КП?), то селектор (К155КП11), то мультиплексор(К555КП13). Терминологическая многозначность повлекла многозначность и в условных обозначениях на функциональных схемах поскольку ЕСКД требует обозначать мультиплексор-MUX, селектор-SL, а мультиплексор-селектор-MS.

Рис.4. Схема мультиплексора в базисе И,НЕ,ИЛИ

Применение мультиплексоров не ограничивается операциями мультиплексирования и селекции. На рис.5,а показан один i-й разряд схемы параллельного сдвигателя.

Рис.5. Возможные применения мультиплексоров:

а- один разряд комбинационного сдвигателя; б-реализация произвольной функции, заданной таблицей истинности, в данном случае- табл.1

В полной схеме сдвигателя ко входу каждого разряда регистра RG2 подключено по такому же мультиплексору, входы данных которого в свою очередь подключены к выходам нескольких разрядов регистра RG1. на адресные входы мультиплексоров всех разрядов подается один и тот же код. В результате в зависимости от значения адресного кода в i-й разряд RG2 будет переписываться содержимое различных разрядов RG1. При адресном коде a2a1=01,как видно из рисунка, данные будут передаваться в одноименный разряд регистра RG2 без сдвига. При коде a2a1=00 в i разряд регистра RG2 будет передаваться содержимое соседнего младшего,(i-1)-го разряда регистра RG1, т.е. передача произойдет со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов (влево). При кодах a2a1 равных 10 и 11 передаваемое число будет сдвинуто в сторону младших разрядов(вправо) на один или два разряда соответственно. Используя мультиплексоры с достаточным числом входов и подключая входы к соответствующим разрядам регистра-источника, можно строить сдвигатели, способные очень быстро, всего за время задержки мультиплексора и регистра-приемника, сдвигать число в любую сторону на любое заданное число разрядов(разумеется в пределах возможностей мультиплексора).

Распространенным применением мультиплексора является передача слова прямым илил обратным кодом в зависимости от управляющего уровня. Для этого в каждом разряде входы мультиплексора 2-1 подключаются к прямому и инверсному выходам триггера регистра-источника. Если мультиплексор 2-1 в используемой серии нет, то этот узел с активным низким уровнем выхода можно построить по рис. 6.

Рис.6. Построение мультиплексора 2-1

Мультиплексор можно использовать в качестве унииверсального логического элемента для реализации любой функции от числа аргументов, равного числу адресных входов мультиплексора.Мультиплексор, изображенный на рис. 5, б, реализует функцию, заданную табл. 1.

Таблица 1.

Для этого входы данных мультиплексоров подключены к источникам 1 и 0 в такой последовательности, которая полностью копирует последовательность единиц и нулей таблицы истинности. И при этом не требуется ни записи СДНФ, ни её минимизации! Кстати, функция, заданная табл.1, не минимизируется (в чем полезно убедится лично), поэтому для своей реализации требует четырех элементов 3И-НЕ и трех инверторов, что в сумме даст почти два корпуса и задержки. Неудивительно, что способ реализации функции трех или четырех аргументов с помощью микросхемы мультиплексора весьма популярен у разработчиков. Следует помнить, что этот способ может дать экономию лишь при использовании микросхем. При разработке схем для кристаллов матричных и других БИС объем оборудования определятся число базовых логических элементов, поэтому такой способ будет крайне расточительным.

Универсальные логические модули на основе мультиплексоров

Универсальные логические модули(УЛМ) на основе мультиплексоров относятся к устройствам, настраиваемым на решение той или иной задачи. Универсальность их состоит в том, что для заданного числа аргументов можно настроить УЛМ на любую функцию. Известно, что общее число функции n аргументов выражается как . С ростом n число функций растет чрезвычайно быстро. Хотя практический интерес представляет не все существующие функции, возможность получить любую из огромного числа функций свидетельствует о больших перспективах применения УЛМ.

Первый способ настройки УЛМ

Первым способом настройки, используемым в УЛМ, является фиксация некоторых входов. Для этого способа справедливо следующее соотношение между числом аргументов и числом настроечных входов. Пусть число аргументов n и требуется настройка на любую и функций. Тогда число комбинаций для кода настройки, равное числу функций есть .Для двоичного кода число комбинаций связано с разрядностью кода выражением 2m, где m-разрядность кода. Приравнивая число воспроизводимых функций к числу комбинаций кода настройки, имеем для числа настроечных входов соотношение m=2n.

Полученному выражению отвечает соотношение между числом входов разрядного типа для мультиплексора. При этом на адресный входы следует подавать аргументы функции, а на информационные входы-сигналы настройки(рис.7,а). таким образом, для использования мультиплексора в качестве УЛМ следует изменить назначение его входов.

Рис .6.1,а – иллюстрирует возможность воспроизведения с помощью мультиплексора любой функции n аргументов. Действительно, каждому набору аргументов соответствует передача на выход одного из сигналов настройки. Если этот сигнал есть значение функции на данном наборе

Рис.6.1 Схема использования мультиплексора в качестве УЛМ(а),примеры воспроизведения функции при настройке константы(б)

аргументов, то задача решена. Разным функциям будут соответствовать разные коды настройки. Алфавитом настройки будет {0,1}- настройка осуществляется константами 0 и 1. На рис. 6.1, б показан пример воспроизведения функции неравнозначности с помощью мультиплексора «4-1».

Второй способ настройки УЛМ

Большое число входов настройки наталкивает на поиск возможностей их уменьшения. Такие возможности существуют и заключаются в расширении алфавита настроечных сигналов. Если от алфавита {0,1} перейти к алфавиту ,где -литерал одного из аргументов, то число входов аргументов сократиться на единицу, а число настроечных входов – вдвое. Под литералом переменной понимается либо сама переменная, либо ее инверсия. Перенос одного из аргументов в число сигналов настройки не влечет за собой каких- либо схемных изменений. На том же оборудовании будут реализованы функции с числом аргументов на единицу больше, чем при настройке константами.

Для нового алфавита код настройки находится следующим образом. Аргументы за исключением подаются на адресующие входы, что соответствует их фиксации в выражении для искомой функции, которая становится функцией единственного аргумента. Эту функцию, которую назовем остаточной, и нужно подавать на настроечные входы.

Если искомая функция зависит от n аргументов и в число сигналов настройки будет перенесен один из аргументов, то возникает n вариантов решения задачи, т.к в сигналы настройки может быть перенесен любой аргумент. Спрашивается, какой именно аргумент целесообразно переносить в сигналы настройки? Здесь можно опираться на рекомендацию: в настроечные сигналы следует переводить аргумент, который имеет минимальное число вхождений в термы функции. В этом случае будут максимально использованы как бы внутренние логические ресурсы мультиплексора, а среди сигналов настройки увеличиться число констант, что и считается благоприятным для схемной реализации УЛМ.

Проиллюстрируем сказанное примером воспроизведения функции трех аргументов .Минимальное число вхождений в выражение функции имеет переменная х1 , которую и перенесем в число сигналов настройки. Остаточная функция определится в табл.1.2

Таблица 1.2 и схема УЛМ.

По пути расширения алфавита сигналов настройки можно идти и дальше, но при этом понадобятся дополнительные логические схемы, воспроизводящие остаточные функции, которые будут уже зависеть более чем от одного аргумента.

Если в сигналы настройки перевести два аргумента, то дополниельные логические схемы будут двухвходовыми вентилями, что мало усложняет УЛМ и может оказаться приемлемым решением. В этом случае для сохранения универсальности УЛМ мультиплексору нужно предпослать блок выработки остаточных функций, в котором формируются все функции 2-х переменных(за исключением констант 0 и 1 и леитералов самих переменных, которые не требуется вырабатывать). Такой блок показан на рис.6.2, а.Пример реализации функции при алфавите настройки показан на рис. 6.2 , б.Таблица остаточной функции для этого примера табл. 1.3

Рис.6.2 Логический блок выработки сигналов настройки УЛМ с переносом двух аргументов в сигналы настройки(а) и пример схемы воспроизведения функции четырех аргументов на мультиплексоре «4-1»(б)



Похожие документы:

  1. Книги: Англо-русский и русско-английский словарь пк

    Документ
    ... техническим параметрам ... построить ... (МГц) ... 20 ... входа в систему login вход контроля доступа access control entry входная очередь (заданий ... количество amount; number; quantity; количество строк, количество ... мультиплексор multiplexer мультиплексор ... тактовой частоты ...
  2. 1. Простейшие модели и система параметров логических элементов Даже самые сложные преобразования цифровой информации, в конечном счете, сводятся к простейшим оп

    Документ
    ... 20 входов. ... от технической реализации ... заданное ... адресному входу А мультиплексора MUX2 ... на тактовой частоте до 33 МГц. ... Они построены на ... параметрами. Кроме трех обыч­ных параметров, она имеет и параметр ... щественно снижает количество доступной пользователю ...
  3. Отчет о научно-исследовательской работе (2)

    Отчет
    ... заданных ... 20 ... количество усредняемых ... – мультиплексор комплексных данных ... с тактовыми частотами в сотни ... частоты МГц. На рис. 3.1 и 3.2 показаны спектр ЛЧМ сигнала с приведенными параметрами на входе ... k = 1 построены на рис ... – разработке технических решений, ...
  4. Схемотехнические проблемы построения цифровых узлов и устройств 2

    Документ
    ... построить ... мультиплексора многопозиционным ключом (а) и реализация мультиплексора на элементах И-НЕ (б) Входы мультиплексора ... количество ... параметры RC-цепи соответствуют частоте ге­нерации 3 МГц. Рис. 5.7. Внешние элементы тактового ... техническими объектами ...
  5. М. Н. Ушкар микропроцессорные устройства в радиоэлектронной аппаратуре © Издательство «Радио и связь»

    Документ
    ... можно построить МПС ... тактовой частоты. При тактовой час­тоте 1 — 2 МГц ... заданных параметров ... количество; частота ... входе 2 мВ; величина внеполосного затухания 40 дБ; несущая частота 20 МГц ... КМ1804ИР1. Мультиплексоры входов адреса ... -технических работников ...

Другие похожие документы..