КУРСОВая работа
по МДК 01.01: «ЦИФРОВАЯСХЕМОТЕХНИКА»
на тему: Разработка4-х разрядногосчетчика на Tтриггерах.
Студента 3 курса группы КС7
Специальности 09.02.01
«Компьютерные системы и комплексы »
МуртазаеваЭнвераСеряновича
Руководитель: ___п реподаватель __Мелихова С.Г.
Национальная шкала ________________
Члены комиссии
________________ _______________________________
(подпись) (фамилия и инициалы)
________________ ___________________________________
(подпись) (фамилия и инициалы)
Симферополь
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Республики Крым
«СИМФЕРОПОЛЬСКИЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
Рассмотрено
Цикловой методической комиссией №5
пр. №_2_ от 15. 09.2017 г.
Председатель ЦМК ____________
С. Г. Мелихова
Дисциплина: МДК 01.01 Цифровая схемотехника
Специальность: 09.02.01 Компьютерныесистемы и комплексы
Курс __3__ Группа _КС 7__ Семестр _5_
Задание__
НА курсовую работу
СТУДЕНТу МуртазаевуЭнверуСеряновичу
1. Тема КР: Разработка4-хразрядногосчетчика на T триггерах
2. Срок сдачи КР студентом 29.11.2017
3. Исходные данные к курсовой работе:
УГО логических элементов
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, которые необходимо разработать):
Введение
4.1 Разработка иисследование работы устройства в программе моделирования электронных схем. Описание интерфейса программы. Основные компоненты
4.2 Описание схемы электрической принципиальной, выбор и обоснование элементной базы для реализации устройства
4.3 Описание временных диаграмм, поясняющих работу разработанного устройства
4.4 Разработка печатной платы устройства. Описание интерфейса программы. Основные компоненты
4.5 Определение требований к источнику питания с необходимыми расчетами (расчет потребляемой мощности)
Выводы
5. Приложения:
Схема электрическая принципиальная устройства (А4)
Плата печатная(А4)
КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
| № п/п | Название этапов курсовой работы | Срок выполнения этапов КР | Примеча-ние |
| Выдача задания на КП | 26.09.17 | ||
| Анализ исходных данных на курсовую работу | 04.10.17 | ||
| Разработка и исследование работы устройства в программе моделирования схем | 18.10.17 | ||
| Разработка принципиальной схемы устройства | 31.10.17 | ||
| Построение временных диаграмм устройства | 14.11.17 | ||
| Трассировка схемы | 21.11.17 | ||
| Расчет параметров устройства | 22.11.17 | ||
| Выводы по проделанной работе. Подготовка доклада | 28.11.17 |
Студент _________ Муртазаев Э. С.
(подпись) (фамилия и инициалы)
Руководитель КР _____________ С.Г. Мелихова
Отзыв на курсовую работу
Студент МуртазаевЭнверСерянович_____________________________________________________
Специальность 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы
Группа 3 КС7
по МДК 01.01 Цифровая схемотехника
тема Разработка4-хразрядногосчетчика на T триггерах_____________________________________
1.Оценка содержания работы: (соответствие содержания теме, оформление работы по стандартам,последовальность и правильность расчетов, иллюстративно-графические приложения,разнообразие и соответствие выполнения перечня источников нормативам,полнота вывода)
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Руководитель курсовой работыМелихова С.Г.
«» 2017г.
Выводы по курсовой работе: ___________________________ (допущен к защите или КР отправлена на доработку)
2.Результаты защиты (степеньвладение теоретическим материалом, полнота ответов, техническая грамотность речи)
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Курсоваяработа защищена с оценкой ___________________________
Дата защиты: «_ »2017г
Члены комиссии: _____________
___ Мелихова С. Г.
Содержание
Введение
1 Разработка и исследование работы устройства в программе моделирования электронных схем. Описание интерфейса программы. Основные компоненты 6
2 Описание схемы электрической принципиальной, выбор и обоснование элементной базы для реализации устройства 8
3 Описание временных диаграмм, поясняющих работу разработанного устройства 10
4 Разработка печатной платы устройства. Описание интерфейса программы. Основные компоненты 11
5 Определение требований к источнику питания с необходимыми расчетами (расчет потребляемой мощности) 13
Выводы по проделанной работе 14
Список используемой литературы 15
Приложение А-Схема электрическая принципиальная устройства (А4)
Приложение Б - Перечень элементов (А4)
Приложение В-Плата печатная (А4)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Введение
Счетчиком называется цифровое устройство, предназначенное для подсчета входных импульсов и фиксации их числа в двоичном коде. Счетчик представляет собой связанную цепочку триггеров, образующих память с заданным числом устойчивых состояний. Логическая структура счетчика представлена на рисунке 1.
Рисунок 1- Логическая структура счетчика
Разрядность счетчика равна числу триггеров. Каждый входной импульс изменяет состояние счетчика, которое сохраняется до поступления следующего сигнала. Значения выходов триггеров счетчика Qn,Qn-1, … Q1 -отображают результат счета в принятой системе счисления.
Счётчики предназначены также для преобразования из двоичной системы счисления в десятичную систему, но существуют и другие типы счётчиков. Счетчики так же могут строятся на D-триггерах, T-триггерах и JK триггерах.
Существуют следующие типы микросхем счетчиков: К155ИЕ5,К155ИЕ6, К155ИЕ7, К176ИЕ3, К561ИЕ8, К561ИЕ10
Целью данной курсовой работы является разработка 4-х разрядного счетчика на Т триггерах.
1 Разработка и исследование работы устройства в программе моделирования электронных схем. Описание интерфейса программы. Основные компоненты
Для моделирования работы счетчика была использована программа ElectronicWorkbench. Она бесплатная, простая в использовании и содержит все элементы, необходимые для построения счетчика.
Для реализации 4-х разрядногосчетчика на T триггерах, а также для проверки правильности работы были использованы: D-триггер, источник питания +5В, переключатели, Логический анализатор и соединительные провода.
Все вкладки с элементами находятся в верхнем меню окна программы, что представлено на рисунке 2.
Рисунок 2 - Вкладки с элементами
Все типы триггеров располагаются во вкладке «Digital».
Логический анализатор находится во вкладке «Instruments».
Источник питания +5В можно выбрать во вкладке «Sources».
Переключатель находится во вкладке «Basic».
Для реализации T-триггера воспользуемся универсальным D-триггером с обратной связью, как это показано на рисунке 3.
Рисунок 3 - Реализация Триггера из D триггера
Для того чтобы Tтриггер работал в режиме счетчика, на вход С должны подаваться тактирующие сигналы. Необходимо подать на входС логическую единицу. Переключатель на разрешающем входе С, при каждой подаче единицы,приводит к запоминанию логической единицы и увеличиваетна единицу уже хранящийся код.На рисунке 4 представлена работоспособная схема 4-х разрядного счетчика на T триггерах.
Рисунок 4 – схема 4-х разрядного счетчика на T триггерах
2 Описание схемы электрической принципиальной, выбор и обоснование элементной базы для реализации устройства
Схема электрическая принципиальная разрабатывалась в программе Splan. Программа представляет собой одну из наиболее удобных и простых программ предназначенных для черчения радиоэлектронных и электрических схем. В данную сборку программы входит большая библиотека самых разнообразных радиоэлементов. Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - Схема электрическая принципиальная
Для реализации 4-х разрядногосчетчика на T триггерах, были использованы две ИМС К155ТМ2, Источник питания +5В. Микросхема К155ТM2 содержит в себе 2 D триггера, следовательно, таких ИМС понадобилось две.
Dтриггеры является довольно простыми и дешёвыми, и на них очень просто реализуется счетчик. В данной схеме были использованы D триггеры. Для реализации 4-х разрядногосчетчика на T триггерах были использованы микро схемы К155ТM2, содержащие в себе два D триггера УГО К155ТM2 изображено на рисунке 6.
Рисунок 6 – УГО К155ТМ2
Источник питания +5В необходим для питания микросхемы и подачи логической 1 на синхровходы. Т.к. используются ИМС ТТЛ, источник питания выбирается именно +5В. Сигнал от 0 до 2,5В считается низким (т.е. логический 0), а от 2,5 до 5 В – высоким (т.е. логическая 1).
3 Описание временных диаграмм, поясняющих работу устройства
Первый разряд счётчика переключается с приходом каждого входного импульса, что соответствует алгоритму работы Т-триггера. На каждые два входных импульса Т-триггер формирует один выходной импульс. Второй разряд переключается в состояние «1» после прихода каждого 2-го импульса. Третий разряд - после прихода каждого 4-го импульса. Четвёртый разряд — после прихода каждого 8-го импульса. Таким образом, единичные значения сигналов на выходах триггеров счётчика появляются с приходом 1, 2, 4, 8 импульсов, что соответствует весовым коэффициентам двоичного кода. Поэтому с выходов триггеров счётчика можно прочитать параллельный двоичный код числа импульсов, поступивших на его вход. Например, после прихода 5 импульсов единичные значения установятся на выходах Q1 и Q3 как это зафиксировано маркером 1 на временной диаграмме. Временная диаграмма работы устройства представлена на рисунке 7.
Рисунок 7 - Временная диаграмма устройства
4 Разработка печатной платы устройства. Описание интерфейса программы. Основные компоненты
Разработка печатной платы проводилась в программе Sprint-Layout. Интерфейс программы представлен на рисунке 8.
Рисунок 8 - Интерфейс программы Sprint-Layout
Это очень простая и удобная программа. Она включает в себя библиотеку с множеством элементов. Т.к. счетчик построен на T триггерах, то использовались микросхемы К155ТM2 с типом корпуса DIP14.
Микросхема К155ТM2 содержит в себе 2 D триггера, следовательно, таких ИМС понадобилось 2. Готовая плата 4-х разрядного счетчика на T триггерах показана на рисунке 9.
Рисунок 9 –Плата 4-х разрядного счетчика на T триггерах
5 Расчёт потребляемой мощности
Для построения 4‑х разрядного счетчика на T триггерах было использовано две микросхемы К155ТM2. Параметры К155ТM2 приведены на рисунке 10.
Рисунок 10 - Параметры микросхемы К155ТM2
Потребляемая мощностьмикросхемы К155ТM2 на один триггер –78,75 мВт т.к микросхема содержит в себе два Dтриггера потребляемая мощность микросхемы состовляет 157.5мВт. Т.к для построения счетчика использовалось две микросхемы К155ТM2. Для получения общей потребляемой мощности устройства, требуется показатель мощности микросхемы К155ТM2 перемножить на количество используемых микросхем в устройстве.
157,5*2=315 мВт
Потребляемая мощность 4-х разрядного счетчика на Т триггерах устройства составляет 315 мВт.
Напряжение источника питания 5В.
Вывод
4-х разрядный счетчик на Т триггерах был разработан, и его работоспособность была проверена в программе моделирования электронных схем ElectronicWorkbench. С помощью логического анализатора были сняты временные диаграммы, подтверждающие работоспособность устройства. Так же была разработана печатная плата устройства в программе Sprint-Layout. Счетчик разработан в соответствии с требованиями курсовой работы на Т триггерах.
Разработка схемы электрической принципиальной проводилась в программе для черчения радиоэлектронных и электрических схемSplan,при разработке схемы электрической принципиальной устройства были использованы корпуса микросхем К155ТМ2. Эта микросхема содержит в себе два D триггера.
В ходе выполнения курсовой работы был выполнен расчет потребляемой мощности устройства.
В графической части курсовой работы были представлены: схема электрическая принципиальная 4-х разрядного счетчика на Т триггерах и печатная плата устройства.
Список использованных источников
1 Шкурко А.И., Процюк Р.О., Корнейчук В.И. Компьютерная схемотехника в примерах и задачах. Учебн. пособие.- К.: «Корнийчук», 2003.- 144 с.
2 Бабич Н.П., Жуков И.А. Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие.-К.: «МК-Пресс», 2004.-576 с.
3 Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352c.
4 Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин.- Л.: Машиностроение, 1979.- 384 с.
5 https://www.cavr.ru/article/5216-cifrovye-mikrosxemy---nachinayushhim-(-zanyatie_9-)
6 https://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/155/tm2.html
7https://ru.wikipedia.org/wiki/Триггер
8 https://ru.wikipedia.org/wiki/Счётчик
9 https://vprl.ru/publ/tekhnologii/nachinajushhim/splan_7_0_podrobnoe_rukovodstvo/9-1-0-35
10 https://www.electronicsblog.ru/cifrovaya-sxemotexnika/mikrosxemy-schyotchiki.html
11 https://ru.bmstu.wiki/Счётчики_построенные_на_триггерах
12 https://studfiles.net/preview/5862437/page:3/