Файл: Моделирование работы регистра К155ИР16.docx

одновременно принимает новую информацию из предыдущего. Для этого каждый разряд должен иметь два запоминающих элемента. В первый передается информация из предыдущего разряда, одновременно второй запоминающий элемент передает свою информацию в последующий разряд; затем информация, принятая первым запоминающим элементом, передается во второй, а первый освобождается для приема новой информацииДвухступенчатый триггер (например, JK-триггер, D-триггер) представляет совокупность двух запоминающих элементов, поэтому он один может составлять разряд последовательного регистра.Если в цепи таких триггеров выходы одного триггера соединить с входами другого, то по фронту тактового импульса во входную ступень каждого триггера будет заноситься информация из выходной ступени предыдущего триггера, а по спаду импульса она будет переписываться в выходную ступень. Теперь (по фронту следующего тактового импульса) во входной ступени триггера информация может быть заменена новой (из предыдущего триггера) без опасения, что предыдущая будет потеряна.Рисунок 3 - Функциональная схема последовательного регистраФункциональная схема последовательного регистра приведена на рисунке 3, где, к примеру, левый триггер предназначен для хранения старшего разряда числа, а правый - для хранения младшего разряда. Разряды двоичного числа (высокие и низкие потенциалы), начиная с его младшего разряда, последовательно поступают на входы старшего разряда регистра. Поступление разрядов числа чередуется с поступлением импульсов сдвига, которыми вводимые разряды продвигаются вдоль регистра, пока младший разряд n-разрядного числа не окажется в младшем разряде регистра.Для выдачи записанного числа в последовательной форме надо на входы старшего разряда регистра подать xi=0, xi=l, а на линию импульсов сдвига - п импульсов. Первый импульс выдвинет из младшего разряда регистра младший разряд числа, на его место передвинется второй разряд числа и т. д. - все число сдвинется вдоль регистра на один разряд. Одновременно с входов в старший разряд регистра будет записан 0.

---

Рисунок 4 - Схема реверсивного сдвигового регистра.Второй импульс сдвига выдвинет из регистра второй разряд числа и продвинет 0 из старшего разряда регистра в соседний, более младший и т.д. После n импульсов сдвига число будет полностью выведено из регистра, в разряды которого окажутся записанными нули. В соответствии с механизмомперемещения разрядов числа вдоль регистра последовательный регистр называют сдвигающим (сдвиговым). Он может быть однонаправленным (для сдвига числа в сторону младшего разряда - правый сдвиг, в сторону старшего разряда - левый сдвиг), а также реверсивным, обеспечивающим сдвиг в обе стороны.Схема реверсивного сдвигового регистра изображена на рисунке 4. При V=1 верхний ряд конъюнкторов заблокирован и в регистр сдвиговыми импульсами могут вдвигаться разряды слова слева направо с входа D1. При V=0 блокируется нижний ряд конъюнкторов, и слово может вдвигаться в регистр с входа D2 справа налево.

Регистр K155ИР16

Микросхема К555ИР16 – четырехразрядный сдвиговый регистр с третьим состоянием выходов. Ток потребления 20 мА, максимальная частота 30 МГц. Выходной ток замыкания буферного каскада составляет 30…100 мА.

---

Рисунок 5 - Регистр К155ИР16 и его цоколевка

Описание разработки модели микросхемы

В ходе работы была создана модель регистраК155ИР16 в программе Macro-Cap (рисунок 6). Создание модели проходило в несколько этапов:– Выбор необходимых логических элементов НЕ, И, ИЛИ, RS-триггер, генераторы импульсов.– Расположение их на рабочем поле.– Соединение элементов схемы в соответствии с рисунком 5.Рисунок 6 - Схема регистра К555ИР16, созданная среде Micro-Cap

Моделирование работы микросхемы

Для проверки работоспособности модели имитируем подачу сигналовна входы, присоединяем генераторыпрямоугольных импульсов. Наша микросхема имеет входы C, PE, SI, E0, D0, D1, D2, D3. В таблице 3представлены параметры генераторов.Таблица 3 – Настройка генераторов.

С	.define C +0ns 0 +50ns 1 +100ns 0 +150ns 1 +200ns 0 +250ns 1 +300ns 0 +350ns 1 +400ns 0
	.define SI +0ns 0 +200ns 1 +300ns 0 +400ns 1
PE	.define PE +0ns 0 +300ns 1

Продолжение таблицы 2

D0	.define D0 +0ns 0 +400ns 1
	.define E0 +0ns 1

D1, D2, D3настраиваются так же как и D0. Их на вр. Диаграммах отражать не будем.Для моделирования используем функцию анализа – «Анализ переходных процессов (Transient)…»Для этого в таблицу «Установки анализа переходных процессов» вводим данные о времени анализа и названия входов и выходов микросхемы, с которых будут сниматься данные.Рисунок 7 - Установка анализа переходных процессовПри нажатии кнопки «Run» будут получены следующие временные диаграммы (рисунок 8)Рисунок 8 – Режим работы - считывание

---

Переводим микросхему в другой режим работы при подаче на вход Е0 логического нуля, путем настройки генератора Е0, как показано на рисунке 9.Рисунок 9 – Режим работы “Разомкнут”На рисунке 10 приведены временные диаграммы режима разомкнут в соответствии с таблицей 2.Рисунок 10 – Режим “Разомкнут”Выходы Q0-Q3 переходят в Z-состояние

Анализ временных диаграмм

Общая временная длина диаграммы 500нс.Режим загрузки и сдвига переключается с помощью входа параллельного разрешение РЕ. Если на входе РЕ присутствует напряжение высокого уровня, данные загружаются в регистр от параллельных входовD0-D3 синхронно с отрицательным перепадом на тактовом входе С. Напряжение низкого уровня на входе РЕ вызывает загрузку от последовательного входа S1. Цифровое слово сдвигается вправо от Q0 к Q1 далее к Q2 и Q3 синхронно с каждым отрицательным перепадом на тактовом переходе С.При подаче на вход E0 лог. 0 все выходы переходят в Zсостояние, этот режим называется “Разомкнут”.

Заключение

Данная курсовая работа была выполнена в полном соответствии поставленному заданию.В ходе выполнения курсовой работы были проведены анализ задания и постановки задачи.Были выделены функции, которыми должна обладать микросхема К155ИР16.Был разработан алгоритм создания микросхемы.Согласно разработанному алгоритму микросхема была составлена и отлажена в среде Micro-Cap 11. В ходе разработки проводилось ее тестирование и отладка.Результаты работы оформлены в виде пояснительной записки.В ходе разработки были закреплены знания, полученные при изучении курса «Основы компьютерного проектирования и моделирования». Приобретены навыки работы с системами автоматического проектирования радиоэлектронных устройств на примере работы с системой Micro-Cap 11.

Список литературы

1. 
   Шило В.М. Полярные цифровые микросхемы.- М.: Радио и связь, 1989,-352 с.
   
2. 
   Берёзин А.С. Технология конструирования интегральных микросхем.- М.: Радио и связь, 1992, -320 с.
   
3. 
   Черняев В.М. Технология производства интегральных микросхем. – М.: Радио и связь, 1987, -464 с.
   
4. 
   Схемотехническое моделирование с помощью MICRO-CAP 9. / Разевиг В. Д. – М.: Горячая линия - Телеком, 2003. – 368с.
   
5. 
   Конспект лекций по курсу «Компьютерный анализ и синтез электронных устройств». Часть 1/ М. А. Амелина. – Смоленск, 2005. – 123 с.
   
6. 
   ГОСТ 7.32-2001 Система стандартов по информатике, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научной - исследовательской работе. Структура и правила оформления.
   
7. 
   ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам.
   

---