Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Кафедра ЭВС
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПО СХЕМОТЕХНИКЕ
Вариант: 1/6/3/3.
Выполнил: студент гр. 621-1
ЛазаревВ. С.
Руководитель проекта:
Могнонов П. Б.
Улан-Удэ
2004г.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ
ПРОЕКТ
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Разраб.
Проверил
Н. контр.
Литер.
Лист
Листов ВСГТУ ЭТФ
Лазарев В.С.
Утв.
Могнонов П.Б.
Д
П
621.06211.040.ПЗ
Восточно-Сибирский Государственный ТехнологическийУниверситетЗАДАНИЕ
на курсовойпроект
по курсу: СхемотехникаЭВМ
студент: Лазарев В.С. группа: 621-1
руководитель: МогноновП. Б.
срок выполнения проекта пографику: 20% к ___ нед.,40% к__нед.,
60% к___нед.,100% к___нед.
Защита проекта_______________2004 г.
1. Тема проекта: Разработка специализированного цифровогоузла.
2. Техническое задание: Разработать узел, осуществляющий преобразованиепараллельного 8-разрядного входного слова в последовательную форму. Считываниевходного слова должно выполняться под управлением разрабатываемого узлаавтоматически по окончании передачи предыдущего слова. Критерий оптимизации: минимумпотребляемой мощности.
3. Графическая часть:
лист 1: Функциональная схема
лист 2: Принципиальная схема
1. Содержание расчетно-пояснительной записки (объем неменее 25 страниц, список литературы неменее 10 источников).___________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Руководитель проекта:______________
Датавыдачи: “___” _________________
621.06211.040.ПЗ Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата Содержание:
Задание на курсовой проект……………….………………………
Содержание…………………………………………………………….………
Введение……………………………………………………………….……
1. Сравнительный анализ возможныхвариантов реализации……………………………………………….………………….
1.1 Анализвозможных вариантов реализации………………………………….
1.2 Выбор реализации схемы по заданному критерию оптимизации…..
2. Выбор и описание используемой системыэлементов…
2.1 Выбор типа системы элементов иконкретной серии………………. 2.2 Описание характеристикиспользуемой серии………………………
2.3 Описание используемых элементов…………………………………
3. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРА ТАКТОВЫХ ИМПУЛЬСОВ….
4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙСХЕМЫ УЗЛА………..…………
Список используемой литературы……………………………….
ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Разраб.
Проверил
Н. контр.
Литер.
Лист
Листов ВСГТУ ЭТФ
Лазарев В.С.
Утв.
Могнонов П.Б.
Д
П
.
621.06211.040.ПЗ
Введение
621.06211.040.ПЗ
Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата Основной элементной базой современнойдискретной техники является интегральная микроэлектроника. Переход кинтегральным микросхемам существенно изменил способы построения электроннойаппаратуры, поскольку изделия микросхемотехникипредставляют собой законченные функциональные узлы. Показатели сложностимикросхемы с точки зрения числа входящих в нее элементов служит степеньинтеграции. На практике сложность микросхем оценивают качественными критериями:микросхемами малой степени интеграции (МИС) считают изделия, содержащие до 10элементов, средней (СИС) — до 100, большой (БИС) — от 100 до 1000 исверхбольшой (СБИС) — свыше тысячи элементов.
Современный этап развитиямикроэлектронной техники характеризуются широким применением изделий средней ибольшой степени интеграции. Преимущество цифровых систем на интегральных схемахСИС сравнительно с устройствами, реализованными на приборах МИС, не только вменьшем числе корпусов. С помощью СИС достигается более высокое быстродействие,поскольку задержка импульсов в объеме кристалла меньше задержек во внешнихсоединениях. Кроме того, элементы, образующие СИС, для уменьшения временипереключения используются, где это допустимо, в ненасыщенном режиме.Функциональные устройства СИС расходуют меньше энергии, поскольку мощность,потребляемая внутренним элементом для переключения конкретной нагрузки, напередизвестна, тогда как изделия МИС рассчитываются на максимальную возможнуюнагрузку, которая в большинстве случаев используется не полностью.Помехоустойчивость СИС также выше, если учесть, что соединения внутри кристалламенее подвержены действию наводок, чем соединения между отдельнымиинтегральными схемами и платами.
Изделия МИС используют попреимуществу как связующие звенья между устройствами СИС и БИС, а также вовспомогательных устройствах (генераторах, формирователях и т. п.)
621.06211.040.ПЗ Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата Для удобства разработчиков аппаратурыи по технологическим признакам цифровые интегральные схемы выпускают сериями.Серией называют совокупность микросхем различного функционального назначения,которые имеют согласованные электрические и временные параметры для совместногоиспользования. Микросхемы одной серии изготавливают по единой технологии, и ониимеют сходное конструктивное исполнение. В состав современных развитых серийвходят десятки типов микросхем — от логических элементов до функциональнозаконченных узлов: счетчиков, регистров, сумматоров, запоминающих устройств.
1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИЙ
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Разраб.
Проверил
Н. контр.
Литер.
Лист
Листов ВСГТУ ЭТФ
Лазарев В.С.
Утв.
Могнонов П.Б.
Д
П
.
621.06211.040.ПЗ
621.06211.040.ПЗ Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата 1.1 Анализ возможных вариантов реализации.
Приразработке преобразователя параллельного кода в последовательный код былоразработано три варианта функциональных схем. В первом варианте работапреобразователя кода основана на схеме малой степени интеграции, основанной налогических элементах и триггерах. Во втором варианте работа преобразователякода основана на схеме средней степени интеграции, основанной на D-триггерах и двоично-десятичных счётчиках. Третийвариант реализуется на больших интегральных схемах, на основе ПЗУ.
При реализации схемына элементах малой степени интеграции (см. схему в приложении А), я использоваллогические схемы следующих элементов: триггер, элементы И, НЕ, ИЛИ.
Приреализации схемы на элементах средней степени интеграции (см. схему вприложении Б) были использованы следующие элементы: генератор тактовыхимпульсов, двоично-десятичные счетчики. Моя схема имеет 3 внешних сигналауправления: задание режима работы схемы, запись входного слова и стартовыйсигнал.
Преобразование кода основано на сдвиговом счетчике,собранном на D-триггерах. Триггера, в количестве 8 штук создаютсдвиг параллельного кода на один конечный выход. Конечный выход является прямымвыходом последнего триггера. Тактирование происходит от генератора тактовыхимпульсов.
Для реализации схемы наэлементах большой степени интеграции (см. схему в приложении С) я выбрал микросхемуПМЛ КР1556ХП8. Микросхема содержит 8 входов и 8 каналов сдвига с D-триггерами. Каждый D-триггер делай сдвиг, смещаетпоследовательно принятый код на последний Т7 канал.
1.2 Выборреализации схемы по заданному критерию оптимизации.
Согласноварианту данного задания критерием оптимизации является минимум потребляемоймощности.
1) На СИС это будет таким образом:
DD1=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD2=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD3=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD4=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD5=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD6=(15пФ+7*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1622,46*10-6Вт
DD7=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD8=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD9=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD10=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD11=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD12=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1466,45*10-6Вт
DD13=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD14=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
DD15=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*312,0125кГц=1528,86*10-6Вт
Робщ=1528,86*8+1622,46+1466,45*6=22,65204мВт
2) На МИС это будет таким образом:
DD1=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD2=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014Гц=1579,63*10-6Вт
DD3=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD4=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD5=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD6=(15пФ+7*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1944,16*10-6Вт
DD7=(15пФ+7*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1944,16*10-6Вт
DD8=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
621.06211.040.ПЗ Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата DD9=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
621.06211.040.ПЗ Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата DD10=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
DD11=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
DD12=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
DD13=(15пФ+2*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1336,61*10-6Вт
DD14=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD15=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
DD16=(15пФ+4*10пФ+30пФ)*100В2*243,014кГц=1579,63*10-6Вт
Робщ=1528,86*8+1622,46+1466,45*6=24,545мВт
3) На БИС это будет таким образом:
Для реализации схемы на ПМЛбыла выбрана микросхема КР1556ХП8.Данная микросхема потребляет 180 мВт.
T
D
C
R
ГТИ
&
S
&
&
&
&
T
D
C
R
T
D
C
R
&
&
&
T
D
C
R
Y0
D0
Y1
D1
D2
&
&
&
T
D
C
R
&
&
&
T
D
C
R
&
&
&
T
D
C
R
D3
D4
D5
&
&
&
T
D
C
R
D6
&
&
&
T
D
C
R
D7