Курсовая работа (т): Цифровой манометр
.2 Анализ УУ на неалгоритмические ситуации
Необходимо выполнить анализ полученного устройства на неалгоритмические состояния и переходы.
Неалгоритмические состояния возникают в тех случаях, когда количество состояний, которые могут быть реализованы при заданном числе триггеров, больше, чем количество используемых состояний. В нашем случае используется два триггера, с помощью которых можно реализовать все три различных состояния, а так как мы и рассматриваем все три состояния, то и неалгоритмических состояний не может возникнуть.
Необходимо проанализировать поведение преобразователя на таких переходах и если требуется принять соответствующие меры.
Коррективы в работу преобразователя должны вноситься в двух случаях:
. Если, выполнив неалгоритмический переход, преобразователь попадает в такое состояние, что затем самостоятельно не может из него выйти.
. Если в результате неалгоритмических переходов в работу преобразователя вносятся грубые ошибки.
Переход А2 “11” → А1 означает, что если сразу после записи приходит измеряемый сигнал, то преобразователь, не выполнив сброс, переходит в счет, при этом, очевидно, будет сделана грубая ошибка в очередном измерении.
Переходы же А2 “10”→ А2, А3 “11”→ А1 не приведут к сбою
преобразователя.
.3 Структурный синтез
Прежде
всего необходимо определить количество триггеров памяти, необходимых для
реализации заданного числа состояний. В нашем случае три состояния и значит
необходимо иметь два триггера, так как β1=Q1, β2=
1. Выходы триггеров Q1 и Q2 .
Теперь необходимо закодировать состояния, т. е. каждому состоянию поставить в соответствие комбинацию сигналов триггера. При использовании ДА Мура целесообразно кодировать состояния с учетом таблицы выходов ДА табл.4.
Таблица 4/ Таблица выходов ДА
|
Аt |
Q1 |
Q2 |
β1УУ |
β2УУ |
β3УУ |
|
A1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
A2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
A3 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Выразим сигналы β1, β2, β3 в зависимости от выходов Q1 и Q2 . Для этого составим карты Карно.
β1 β2
Q2 Q1
0
1
Q2 Q1
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
β3
Q2 Q1
0
1
0
0
1
1
1
Построим кодированную таблицу переходов табл.5 - это обычная таблица
переходов, в которой все абстрактные сигналы записаны в двоичных кодах. Кроме
этого, в нее добавляется информация необходимая для построения функции возбуждения
βt.
Таблица
5/ Кодированная таблица
переходов
Аt
xt
Аt+1
Q1
Q2
αx
αф
Q1
Q2
D1
D2
0
0
0
1
0
0
0
0
A1,01→A1
0
0
1
1
0
0
0
0
A1,10→A1
0
0
0
0
0
1
0
1
A1,00→A2
0
1
0
0
1
1
1
1
A2,00→A3
1
1
1
1
0
0
0
0
A3,11→A1
0
0
1
0
0
1
0
1
A1,10→A2
0
1
1
0
0
1
0
1
A2,10→A2
0
1
1
1
0
0
0
0
А2,11→A1
Для того, чтобы записать в таблицу функцию возбуждения необходимо в
первую очередь определиться на каких триггерах будет реализована память ДА. Это
должны быть триггеры, управляющиеся фронтом - это либо динамический D-триггер, либо JK-триггер.
Пусть в нашем случае используем D-триггер, поэтому используем комбинацию входов D1 и D2.
Теперь необходимо записать такие сигналы D1t и D2t , под действием которых память производит переход из At в состояние At+1, т. е.
Q1t Q1t+1 и Q2t Q2t+1
Переход триггеров в новое состояние записывается как матрица переходов D-триггера табл.6.
Таблица6. Матрица переходов D-триггера
Qt Qt+1
D
0 0
0
0 1
1
1 0
0
1 1
1
Таким образом, построили функцию возбуждения.
Теперь необходимо реализовать ЛУ1. Это Bt = μ(xt, At). Теперь можно
построить карты Карно для обоих функций.
D1
αхαф Q1Q2
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
1
0
0
11
0
10
D2
αхαф Q1Q2
00
01
11
10
00
1
0
0
1
01
1
0
1
11
0
10
Фактически УУ содержит два триггера и набор логических элементов,
необходимых для реализации функции возбуждения. В качестве элементной базы
используем D - триггеры К155ТМ2, а также
логические элементы базиса И - НЕ:
К155ЛА8 - 4-х входовой элемент, условное графическое обозначение на
Рис.22.
Рис.22. УГО 4-х входового элемента И-НЕ
К155ЛА7 - 2-х входовой элемент, условное графическое обозначение на
Рис.23.
Рис.23. УГО 2-х входового элемента И-НЕ
Преобразуем D1 и D2, β1, β2, β3 в заданный базис.
3.5 Организация тактирования
Разработаны электрические схемы всех узлов преобразователя, включая узел
управления, и на функциональной схеме выполнены соответствующие соединения.
Осталось решить вопрос обмена информации между узлами преобразователя. Это и
есть содержание этапа тактирования. Цель тактирования - это так организовать
обмен информации, чтобы исключить последствия переходных процессов в узлах
преобразователя и устранить возможность возникновения неоднородных ситуаций в
узлах.
Нами разработаны электрические схемы всех узлов, включая узел управления,
сделаны все соединения между узлами. Остались не подключенными только входы, на
которые подается опорная частота. Необходимо подать на эти входы опорную
частоту, чтобы обеспечить функциональную надежность работы преобразователя, то
есть разнести во времени моменты смены информации на входах узлов. С этой целью
все сигналы преобразователя должны быть определенным образом привязаны к
фронтам опорной частоты.
Условимся, что если сигнал привязан к переднему фронту, то ему в
соответствие будем ставить индекс (1), если к заднему, то (2).
Сами сигналы уже получены, уровни известны, речь идет только о моментах
смены этих сигналов.
Например,
начнем с того, что подадим Для
уменьшения погрешности квантования, необходимо записать первый импульс в
счетчик через полпериода, измеряемого сигнала после начала интервала времени tф.
Далее
аналогично рассуждая можно получить таблицу тактирования табл.7.
Таблица
7. Таблица тактирования
Узел
Фронт переключения по тактовому входу
Фронт привязки
входы
выходы
УВП
ФИВ
СТ
RG
УУ Заключение
В ходе выполнения курсовой работы был разработан цифровой пульсомер на
микросхемах ТТЛ.
Также были разработаны все узлы преобразователя, решены вопросы
тактирования и функционирования цифрового устройства.
Конечным результатом проведенной работы, явилась принципиальная схема
цифрового пульсомера, а также алгоритм функционирования системы.
Список литературы
1. Политехнический
словарь. Издание 3. Гл. редактор А.Ю. Ишлинский. 1989г.
. Электроника.
Курс лекций В.А. Прянишников, С.-Петербург: КРОНА принт, 1998г.
. Популярные
цифровые микросхемы. В.Л. Шило, Изд. дом Радио и связь.
. Аналоговая
и цифровая электроника. Ю.Ф. Опадчий, 2005г.
. Интегральные
микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник, 1997. - 608с.
3.4
Разработка электрической принципиальной схемы
на 
,следовательно, на 
. Для
того, чтобы сигналы, поступающие на входы узлов преобразователя и сигналы
управления этими узлами были разнесены во времени, необходимо, чтобы УУ
переключался по переднему фронту опорной частоты.
Асинхронные
(1)
(1)
(2)
(1)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(1)
(1)
(2)