КУРСОВая работа
по МДК 01.01: «ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА»
на тему: Разработка параллельного статического 4-х разрядного регистра на D триггерах.
Студента 3 курса группы КС7.
Специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы
Алиева Селима Арсеновича
Руководитель: преподаватель Мелихова С.Г.
Национальная шкала ________________
Члены комиссии
________________ _______________________________
(подпись) (фамилия и инициалы)
________________ ___________________________________
(подпись) (фамилия и инициалы)
Симферополь
Отзыв на курсовую работу
студент Алиев Селим Арсенович
Специальность 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы
Группа 3 КС7
по МДК 01.01 Цифровая схемотехника
тема: Разработка параллельного статического 4-х разрядного регистра на D 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 работы Мелихова С.Г.
«» 2017 г.
Выводы по курсовой работе: ___________________________ (допущен к защите или КР. отправлена на доработку)
2.Результаты защиты (степень владение теоретическим материалом, полнота ответов, техническая грамотность речи)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Курсовая работа защищена с оценкой ___________________________
Дата защиты: «_ » 2017 г
Члены комиссии: _____________
___Мелихова С. Г.
| ИЗМ |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
| Разраб. |
| Алева С. А. |
| Провер. |
| Мелихова С.Г |
| Н. Контр. |
| Мелихова С.Г |
| Разработка параллельного статического 4-х разрядного регистра на D триггерах Пояснительная записка. |
| Лит. |
| Листов |
| ГБПОУ РК СКР |
| Реценз. |
| Масса |
| Масштаб |
Содержание
Введение
1. Исследование работы устройства в программе Electronic Workbench
2. Описание работы временных диаграмм D-триггера по
заданной микросхеме и выбор элементной базы для устройства
3. Разработка печатной платы (пп) устройства
4. Выполнение чертежа электронной схемы
5. Определение требований к источнику питания путем расчета
потребляемой мощности устройства
Вывод
Список используемых источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
| Утверд. |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам — их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.
Рисунок 1-УГО D триггера
Принцип работы D триггера заключается в том, что когда приходит импульс синхронизации на вход С, то устройство начинает активно работать. Информация, полученная им, сохранится даже после прекращения подачи импульсов и десинхронизации сигнала, приходящего на порт С. Поскольку информация будет сохраняться до прихода ещё одного импульса, который всё поменяет, то второе название, полученное этим устройством – триггер с запоминанием информации. Организовать работу модели D можно с любых (теоретически) моделей JK или RS, если к ним подавать взаимно инверсные сигналы, причем подавать одновременно.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 2-УГО параллельного регистра
Регистр — быстродействующие ячейки памяти, иногда представляется отдельным устройством, используемое для хранения n -разрядных двоичных данных и выполнения преобразований над ними.
Регистр представляет собой упорядоченный набор триггеров, обычно D-, число n которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.
Рисунок 3-
1 Разработка и исследование работы устройства в программе моделирования электронных схем. Описание интерфейса программы. Основные компоненты
EWB-программа, предназначенная для создания и тестирования работы схем. В ней присутствуют все необходимые элементы. Это логические элементы, триггеры, источники питания, полноценные устройства, что является важной частью для разработки схем.
Рисунок 4-Внешний вид программы EWB
-Окно Source. В данном окне находятся различные источники питания и заземление.
-Окно Basic. В данном окне содержаться базовые элементы для подключения и работы схем.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
-Окно, отвечающее за логические элементы. В нем содержаться элементы И, Или и их другие вариации.
-Окно, отвечающее за триггеры. Имеет в себе триггеры D,T,JK,RS и другие их вариации.
-Окно индикаторов. В нем содержаться устройства показывающие работу построенной микросхемы пользователя.
-Окно Instruments. В нем так же содержаться устройства показывающие работу построенной микросхемы пользователя, однако они показывают ее более детально и в различных вариациях (к примеру, временной диаграммы).
-Окна, отвечающие за работу с файлами. Первое создает новый файл, второе открывает уже имеющийся файл (его выбирает пользователь), третье сохраняет файл, над которым велась работа, четвертая отправляет открытый файл на печать.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 5 – Работа микросхемы с установленными входными импульсами
На рисунке 3 показана работа сдвигового 4-х разрядного регистра реализованного на D-триггерах, источнике питания (5V) и переключателей “с” и “x”. В данном регистре информация идет от младшего разряда к старшему. Благодаря входу синхроимпульса С (обозначение на схеме >) D-триггеру дается разрешение на принятие новой информации (логического нуля или единицы). Следовательно, чтобы триггер получил право на запись, на вход С дается логическая единица. Так как регистр сдвиговый, требуется подавать С на каждый триггер.
Как видно на рисунке 5 разрешение было подано три раза, тем самым регистр три раза записал полученную информацию со сдвигом, т.е. когда требовалось дать вторую логическую единицу, информация первого триггера перешла на второй D-триггер. Аналогично и с третьей единицей.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 |
Рисунок 6-Работа сдвига и дальнейший сброс
Сдвиг как и на предыдущем рисунке 5 осуществляется путем подачи на С логической единицы, но чтобы осуществить сброс информации требуется на вход D подать логический 0. Тогда при за действии хода С на D триггер будет подан 0 который будет сдвигать единицы, тем самым регистр потеряет информацию о предыдущем состоянии. Как видно на регистр подали три логические единицы, последний триггер, следовательно, задействован не был.
После дальнейшей подачи на регистр логического нуля все триггеры примут состояние 0, тем самым освободив память для дальнейшей записи новых значений заданных пользователем.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 7-Временная диаграмма регистра
Основываясь на том, что регистр реализован на синхронных D триггерах, можно сказать, то, что он не будет терять свое состояние без соответствующего разрешения на входе C.
Как видно, в начале работы все триггеры находились в состоянии логического нуля. Потом с каждым разрешением новый триггер получал доступ к чтению и записи информации, при этом сдвигая ее с одного триггера в другой. Но при подачи на информационный ход логического нуля и разрешение синхроимпульса D триггер получает 0 и сдвигает другую информацию вправо и так для каждого разряда. Также можно отметить, что сочетания логического нуля и единицы можно комбинировать, что бы получать другие состояния работы регистра.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 8-УГО Микросхемы
Микросхема К155ТМ8, является наилучшим выбором. Сделанная на 4-х D триггерах представляет идеальную реализацию сдвигового регистра на D триггерах. Также можно использовать микросхемы К155ТМ2, в которой будет всего два D триггера, но это является логически неверным решением.
Реализована в 16-ти контактном корпусе (DIP 16), имеющем общие входы синхронного сброса R и тактового запуска и у каждого триггера есть выходы Q и 
. УГО микросхемы представлено на рисунке 8.
Беря за основу рисунок 3 можно заметить, что выходы Q должны быть связанны с входами D. Но так как в данной микросхеме нет связей между выходами Q и входами D, то для корректной работы выходы Q будут соединены с входами D, начиная со входа D2. Иначе выполнить сдвиг не будет возможности.
3 Разработка печатной платы (пп) устройства. Описание интерфейса программы Sprint Layout 6.0
Sprint-Layout - это простое в использовании программное обеспечение для создания проектов на односторонней, двусторонней и многослойных печатных платах. В программу включены все функции, необходимые для создания проекта.
Для каждой рабочей операции, как размещение контактов, рисование дорожек или зон, добавление текста, и т.д., есть дополнительные настройки. Есть возможность выбрать соответствующий режим и настройте.
Важные параметры, как ширина дорожки, размер площадки или текущая настройка сетки, видны сразу и могут быть изменены в любое время. Интегрированную таблицу сетки можно отключить. Нажав и удерживая клавишу CTRL, можно изменить шаг сетки и добавить в таблицу, при необходимости. Ниже представлены основные инструменты программы.
Рис
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
-Окно, выполняющее операцию уменьшения или увеличения.
-Окно, которое создает контактные связи в микросхемах и прочих элементах.
-Окно, которое задает новый контакт в проекте.
-Окно, которое создаёт геометрическую фигуру круга на схеме.
-Окно, которое создаёт геометрическую фигуру прямоугольника на схеме.
-Окно, которое создаёт на схеме текст для пояснения отдельных частей на схеме.
-Окно, которое создаёт визуализацию фото вида на схеме.
-Окно, которое корректирует ширину и высоту объектов.
-Окно, отвечающее за библиотеки, в которых находятся необходимые для трассировки элементы.
Рисунок 10-Готовый регистр сдвига на D триггерах
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
На основе микросхемы К155ТМ8 была произведена трассировка печатной платы сдвигового четырех разрядного регистра на D триггерах. Контакты были подключены в соответствии с микросхемой К155ТМ8 и с условием того что регистр является сдвиговым.
4 Выполнение схемы Электрической принципиальной в программе sPlan. Описание интерфейса программы.
sPlan очень удобен в использовании. Добавляемые компоненты просто «перетаскиваются» с находящейся слева панели, справа от которой находится панель инструментов для рисования линий и различных геометрических форм, добавления надписей, вставки растровых изображений и т.д. Нумерация компонентам может присваиваться как автоматически, так и вручную. Режим можно выбрать правой кнопкой мыши через свойства компонента (Properties), в том же окне редактируются дополнительные атрибуты, в том числе текстовое поле (в нём можно написать, например, номинал данной детали и т.д.). В комплект программы включено большое количество готовых библиотек электронных компонентов, возможно создание и сохранение собственных шаблонов компонентов. Редактор может работать с несколькими страницами (в виде вкладок), имеются функции экспорта документа в графический файл и печати с предварительным просмотром.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 11-Интерфейс программы sPlan
-Окно, отвечающее за выбор необходимой группы элементов в библиотеке.
Окно, отвечающее за передвижение, выделение в программе.
-Окна, отвечающие за написание текста в программе.
-Окно, отвечающее за увеличение и отдаление в программе
-Окно, отвечающее за постройку фигуры по параметрам, которые задает пользователь.
-Окно, отвечающее за постройку кривых “Линий Безе”.
-Окно, отвечающее за показ размеров. Точку отчета назначает сам пользователь. Есть возможность измерять размер, радиус, диаметр, угол. Остается как отдельная часть чертежа.
-Набор окон отвечающих за: создание, открытия, сохранения и печати объекта.
-Окна, отвечающее за создания прямых линий в программе, но первое на основе линий создает целостную фигуру, а вторая просто создает линии.
-Окно, которое тоже отвечает за измерение, но при этом не остается как отдельная часть чертежа.
-Окно, отвечающее за создание точек в программе.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
На рисунке 12 представлена готовая схема электрическая принципиальная для 4-х разрядного регистра сдвига на D триггерах.
Реализована в программе sPlan на основе микросхемы К155ТМ8, все подключения были произведены соответственно по ее устройству, с учетом специфики микросхемы.
Рисунок 13 - Цоколевка микросхемы.
5 Определение требований к источнику питания путем расчета потребляемой мощности устройства
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
Рисунок 14 - Параметры К155ТМ8
Так как в работе была использована только одна К155ТМ8, то ее расчетная потребляемая мощность отображена на рисунке 14 и она равна не более 236,25 мВт. Прочие параметры отображены на рисунке 14.
Вывод
В ходе выполнения курсовой работы был успешно создан четырех разрядный сдвиговый регистр на D триггерах. В процессе создания он был реализован и проверен на работоспособность в программе Electronic Workbench (EWB). После чего была снята временная диаграмма с помощью логического анализатора.
После была выбрана микросхема К155ТМ8, которая состоит из 4-х D триггеров и имеет общий вход сброса и синхроимпульса. На ее основе успешно была произведена трассировка на печатной плате в программе Sprint Layout.
На основе трассировки на пп была создана принципиальная схема в программе sPlan.
Для уверенности работы К155ТМ8 был произведен расчет мощностей, который равен 236,25 мВт.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 П3 КР |
1. Бабич Н.П., Жуков И.А. Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования: Учебное пособие.-К.: «МК-Пресс», 2004.-576 с.
2. Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин. Л.: Машиностроение, 1979.- 384 с.
3. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352c.
4. Шкурко А.И., Процюк Р.О., Корнейчук В.И. Компьютерная схемотехника в примерах и задачах. Учебн. пособие.- К.: «Корнийчук», 2003.- 144 с.
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Триггер
6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Регистр
7. https://life-prog.ru/1_40360_registri-sdviga.html
8. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1261471
9. https://studfiles.net/preview/2873779/
10. https://lektsii.org/6-31453.html
11. https://digteh.ru/digital/PoslReg.php
12. https://dssp.petrsu.ru/~ivash/ims/t10/TEMA4
13. https://studopedia.ru/17_96371_D-trigger.html
Приложение А
| Обозначение | Наименование | Кол | Примечание | |||||
| Микросхема | ||||||||
| DD1 | К155ТМ8 | Микросхема с 4-мя D триггерами и общими ходами R и C. | ||||||
| Выполнил | Бондаренко В.А | 3КС7.201700.002 П3 КР | Лист | |||||
| Проверил | Мелихова С.Г | |||||||
| Изм | Лист | № докум | Подпись | Дата | ||||
| ИЗМ |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| 3КС7.201700.002 |
| Разраб. |
| Бондаренко В.А. |
| Провер. |
| Мелихова С.Г |
| Н. Контр. |
| Мелихова С.Г |
| Регистр сдвиговый 4-х разрядный с синхровходом на D триггерах Плата печатная. |
| Лит. |
| Листов |
| ГБПОУ РК СКР |
| Реценз. |
| Масса |
| Масштаб |
1) Плату изготовить химическим способом.
2) Плата должна соответствовать ГОСТ 2.417-91.
3) Конфигурацию проводников выдержать от чертежа с отклонение +0,1 мм.
4) Допускается подрезка печатной платы до проводников.
5) Ширина проводника 0,5 мм.
6) Наименьшее расстояние между проводниками 0,5 мм.
7) Предельное отклонение печатных проводников от расположения, указанного на чертеже 0,1мм.
8) Диаметр отверстий 0,6 мм.
9) Размеры печатной платы 39 мм х 36 мм.
| Утверд. |
|
| Утверд. |
