Файл: Пояснительная записка к курсовой работе.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«Южно-Уральский государственный университет

(национальный исследовательский университет)»

Высшая школа электроники и компьютерных наук

Кафедра «Инфокоммуникационные технологии»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

по дисциплине "Цифровые устройства и микропроцессоры"
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
ЮУрГУ–11.05.01.308/051.ПЗ КР

	Руководитель, Старший преподаватель кафедры ИКТ ______________А. Н. Николаев "_____" ________________ 2022г.
	Автор работы: Студент группы КЭ-210 ____________А. Н. Абдрашитов "_____" ________________ 2022г.
	Работа защищена с оценкой: ____________________________ "_____" ________________ 2022г.

Челябинск 2022

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего образования

«Южно-Уральский государственный университет

(национальный исследовательский университет)»

Высшая школа электроники и компьютерных наук

Кафедра «Инфокоммуникационные технологии»

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студента

Абдрашитова Айнура Нутлфуловича

Группа КЭ - 210

1. 
   Дисциплина: Цифровые устройства и микропроцессоры.
   
2. 
   Тема работы: Генератор импульсной последовательности.
   
3. 
   Срок сдачи студентом законченной работы 10 июня 2022г.
   

4) Перечень вопросов, подлежащих разработке:

4.1) Анализ временных диаграмм, полученных от внешнего генератора. Построение графа выходного сигнала.

4.2) Написать таблицу состояний и переходов триггера и проанализировать карты Карно. Получить минимизированную булевую функцию для каждой карты. Построить схему генератора импульсной последовательности, состоящую из JK-триггеров.

4.3) Оформление ПЗ к курсовой работе в соответствии с требованиями СТО ЮУрГУ 04-2008.

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект на тему: Генератор импульсной последовательности.

Выполнил – Абдрашитов А. Н.

---

Руководитель – Николаев А. Н.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки.

Пояснительная записка включает в себя следующие разделы – введение, теоретическая часть, практическая часть. В теоретической части приведена необходимая информация для выполнения курсовой работы. В практической части была построена схема генератора импульсной последовательности и проанализирована работа JK-триггеров.

В данном курсовом проекте имеется:

Страниц – 14;

Рисунков – 9;

Таблиц – 1;

Источников использованной литературы – 2.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа посвящена такому цифровому устройству как генератор импульсной последовательности. Во всех современных компьютерах применяется логическая система, изобретения Джорджем Булем. С развитием электроники появился такой класс электронной техники, как цифровая. Цифровая техника включает в себя такие устройства как триггеры, регистры, счётчики, комбинационные устройства, программируемые логические интегральные схемы и др.

Средством обработки двоичных сигналов в ЭВМ являются логические элементы. Логический элемент – это часть электронной логической схемы с одним или несколькими входами и одним выходом, через которую проходят электрические сигналы, представляющие 0, 1. К таким устройствам относятся такие типовые логические устройства как триггер, сумматор, полусумматор, шифратор, дешифратор и счётчик. Они предназначены для формирования, обработки и передачи электрических импульсных сигналов и перепадов напряжения и тока, а также для управления информацией и её хранения одном бите, то есть 0 или 1.

---

Целью данной работы является получение схемы генератора импульсной последовательности. Объектом исследования данной работы стал JK-триггер.

Курсовая работа написана при использовании литературы некоторых авторов. Библиографический список представлен в конце курсовой работы.

ЗАДАНИЕ 1 – ПОСТРОЕНИЕ И АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ ДИАГРАММ

1.1 Теоретические сведения

С синхронизацией триггера связаны два параметра – время предустановки t_SU (Set-Up Time) и время выдержки t_H (Hold Time). Эти параметры свойственны не только триггерам, но и другим устройствам. Время предустановки – это интервал до поступления синхросигнала, в течение которого информационный сигнал должен оставаться неизменным. Время выдержки – это время после поступления синхросигнала, в течение которого информационный сигнал так же должен оставаться неизменным. Другие временные параметры триггеров непосредственно связаны с задержками сигнала при прохождении через триггер и не требуют специальных пояснений. [1, с. 147]



Рисунок 1 – Пояснение параметров предустановки и выдержки

1.2 Расчетная часть

Исходные данные: f_clk = 10 MГц, T_clk = 0,1 мкс, T1 = 1,9 мкс, T2 = 0,7 мкс, t_и = 0,3 мкс. Определено количество триггеров (округлено в большую сторону, чтобы не было потери данных).

Затем найдено количество состояний триггера, время переключения состояния и период переключения: , , .

Построены временные диаграммы для сигнала, поступающего от внешнего генератора, и состояний триггера:



Рисунок 2 – Временные диаграммы



Рисунок 3 – Граф состояний и переходов триггера

ЗАДАНИЕ 2 – СХЕМА ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

2.1 Теоретические сведения

Логическое функционирование триггеров описывается следующими способами: таблицами истинности, картами Карно, характеристическими уравнениями, диаграммами состояний и др. [1, c. 147-149].

---

Таблица истинности — это таблица, описывающая логическую функцию.

Карта Карно — графический способ минимизации булевых функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями. Карта Карно определяет значение функции на всех возможных наборах аргументов и, следовательно, является таблицей истинности. Они компактны и удобны для поиска склеиваемых членов переключательной функции СДНФ. [2, c. 24-28].

Триггеры – элементарные автоматы, содержащие элемент памяти (фиксатор) и схему управления. [1, с. 143]

JK-триггер — триггер этого типа универсален, имеет входы установки (J) и сброса (K), подобные входам триггера RS. В общем JK-триггер – это усовершенствованный RS-триггер. В последнем наблюдается одно запрещённое состояние, использование которого приводит к неопределённому результату на выходе. В JK-устройстве такое состояние исключено. В остальном оба элемента действуют аналогично. [1, c. 144-147].

Алгоритм работы отображает таблица истинности JK-триггера, так как каждой входной комбинации значений соответствует строго определённая выходная.



Рисунок 4 – Таблица истинности JK-триггера

2.1 Расчетная часть

Определено количество текущих S и новых S⁺ состояний триггера, их 19. По графу установлено, какой импульс подаётся на триггер: «1» или «0». Для каждого состояния составлена таблица состояний и переходов для 5 триггеров. И определено, какое состояние («1» или «0», или «Х») будет на входе каждого JK-триггера.
Таблица 1 – Таблица переходов и состояний для JK-триггеров


Затем были построены карты Карно для входов (J) и (K) по таблице состояний и переходов.

Рисунок 5 – Карты Карно для первого и второго триггеров



Рисунок 6 – Карты Карно для третьего и четвертого триггеров


Рисунок 7 – Карта Карно для пятого триггера

---

Рисунок 8 – Карта Карно для выхода триггеров
После этого в картах Карно выделили контуры с логическими «1», в результате получили минимизированные булевые функции.

1) Для первого триггера: J0 =

K0 = .

2) Для второго триггера: J1 = ;

K1 = .

3) Для третьего триггера: J2 = ;

K2 =

4) Для четвертого триггера: J3 = ;

K3 = .

5) Для пятого триггера: J4 = ;

K4 = .

6) Для выхода триггеров: Y = .

Следующим шагом было выполнено построение графической схемы генератора импульсной последовательности, состоящей из логических элементов ‘И’, ‘ИЛИ’ и пяти триггеров, со входами J, K, C и выходами Q и Q.



Рисунок 9 – Принципиальная схема генератора импульсной последовательности

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе освещена тема триггеров, как логических устройств. Триггером называется последовательностная схема, обладающая двумя устойчивыми состояниями и переходящая под действием управляющих сигналов из одного состояния в другое. [2, с. 164 – 180]. Тип триггера, описанного в данной работе: JK-триггер. А также в работе указаны способы функционирования большинства типов триггеров.

В ходе данной работы по исходным данным были построены временные диаграммы и был проведен их анализ. Далее посчитано необходимое для работы генератора импульсной последовательности количество триггеров. Затем построена таблица состояний и переходов, и по ней получены карты Карно. Следующим шагом по картам Карно получены минимизированные булевые функции.

---