Файл: Моделирование работы регистра К155ИР16.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»Кафедра «Радиотехника»Факультет «Приборостроительный»Работа защищена с оценкой«___________» Дата_______________ Подпись______/__________КУРСОВАЯ РАБОТАпо дисциплине «Основы компьютерного проектирования РЭС»на тему:«Моделирование работы регистра К155ИР16»Выполнил:студент гр. Б21-761-1 Шалавина АС. Руководитель:доцент кафедры «Радиотехника» Зайцева Е.М.Рецензия:Степень достижения поставленной цели работы_________________________________Полнота разработки темы____________________________________________________Уровень самостоятельности работы обучающегося_______________________________Недостатки работы__________________________________________________________ __________________________________________________________________________ЗаданиеНа курсовую работу по дисциплине«Основы компьютерного проектирования радиоэлектронных средств». Студента группы Б21-761-1 Создать графическое изображение микросхемы регистра К155ИР16 и соответствующей ему принципиальной схемы. Создать модель микросхемы с помощью системы Micro-Cap в соответствии с требованиями системы моделирования. С помощью системы моделирования продемонстрировать работу модели микросхемы.Проверил Зайцева Е.М.АннотацияТема “Моделирование работы регистра К155ИР16”Объем курсовой работы на 27 листах. На них размещены 10 рисунков. При написании курсовой работы использовалось 7 источников.Ключевые слова: моделирование, регистр, цифровые микросхемы, элементы РЭС.Объектом исследования при написании курсовой работы послужил процесс работы цифровой системы – регистра К155ИР16.В курсовую работу входят такие разделы как введение, постановка задачи, теоретическая и аналитическая части, заключение.Во введении раскрывается актуальность исследования по выбранному направлению курсового проекта, ставится цель и задачи исследования, определяется объект, указывается его теоретическая и практическая значимость.В разделе постановка задача описано задание на курсовую работу и этапы решении.Теоретическая часть включает в себя краткое изложение основных вопросов курсовой работы, раскрыты основные понятия.

---

В аналитической части осуществляется опытно-практическая работа, решение функциональной задачи.Заключение посвящено основным выводам по эффективности и актуальности рассматриваемых методов моделирования радиоэлектронных средств и компонентов к решаемой в курсовой работе задаче.

Оглавление

Введение

Цель данной курсовой работы:Закрепление и демонстрация знаний, при изучении курса «Основы компьютерного проектирования радиоэлектронных средств»Приобретение навыков работы с системами автоматического проектирования радиоэлектронных устройств на примере работы со средой MicroCap;Развитие навыков ведения самостоятельной работы и овладения методами исследования экспериментирования и современными технологиями проектирования и разработки систем и устройств связи при решении разрабатываемых в курсовой работе проблем и задач.В ходе выполнения данной курсовой работы необходимо смоделировать микросхему К155ИР16 и получить результаты в виде временных диаграмм. Выполнение работы требует хорошего уровня освоения системы MicroCap и творческого подхода к выполнению поставленной задачи.

Постановка задачи

Основные этапы выполнения работы:1. Оформление и анализ задания на курсовую работу.2. Описание работы микросхемы.3. Разработка модели микросхемы.4. Создание и отладка микросхемы в среде Micro-Cap.5. Моделирование работы микросхемы.6. Оформление пояснительной записки.7. Защита курсовой работы.Исходные данные: Название микросхемы-регистр К155ИР16Результат:

1. 
   микросхема К155ИР16, выполненной в среде Micro-Cap (с разрешением *.cir )
   
2. 
   временные диаграммы для данной микросхемы
   

Средства решения поставленной задачи

Вывод метода решения требует изучения литературы по теме поставленной задачи. Математически задача решается по алгоритму:Данная задача не требует математического решения и подчиняется правилам алгебры логики.Средствами решения задачи является программная среда Micro-Cap.

---

Изучение схемотехнического моделирования электронных устройств рекомендуется начинать с освоения одной из программ семейства Micro-Cap (MicrocomputerCircuitAnalysisProgram) фирмы SpectrumSoftware(http://www.spectrum-soft.com).Первыйвариант Micro-Cap Circuit Designer and Simulator фирма Spectrum Software выпустилав 1981г. Он быстро завоевал популярность, так как не предъявлял высоких требований к техническим характеристикам компьютеров.За период с 1982 по 1999 год фирма разработала 6 версий программного комплекса Micro-Cap, которые позволили разработчикам радиоэлектронной аппаратуры выполнять моделирование аналоговых, цифровых и аналого-цифровых электронных устройств, производить построение графиков. Система позволяла производить анализ нелинейных схем по постоянному току, анализ переходных процессов, многовариантный анализ при вариации параметров, статистический анализ по методу Монте-Карло, был введен также режим анимации при анализе цифровых устройств.В сентябре 2001 г. SpectrumSoftware закончила работу над созданием программу схемотехнического моделирования электронных цепей Micro-Cap 7. В июле 2004 года выпущена версия пакета Micro-Cap 8. В январе 2007 года программа Micro-Cap 9, в 2010 году Micro-Cap 10. А уже в 2013 году SpectrumSoftware порадовала нас новой 11 версией. В данной курсовой работе использовалась версия Micro-Cap 11. Приведем перечень основных характеристик Micro-Cap 11:

• 
  полная совместимость с пакетом PSpice как по принятым моделям компонентов, так и по текстовому описанию схемы
  
• 
  полная совместимость с пакетом PSpice как по принятым моделям компонентов, так и по текстовому описанию схемы;
  
• 
  огромная библиотека компонентов;
  
• 
  программа позволяет моделировать не только аналоговые, но и цифровые и аналого-цифровые электронные устройства;
  
• 
  при многовариантном анализе допускается одновременно варьировать до 20 переменных и строить графики зависимостей характеристик схемы от варьируемых параметров, включая температуру;
  
• 
  введен режим построения 3-мерных графиков;
  
• 
  создана подпрограмма синтеза аналоговых пассивных и активных фильтров; большой набор макросов позволяет проводить анализ устройств, заданных в виде функциональных схем;
  
• 
  обеспечена визуализация непосредственно на схеме значений узловых потенциалов, токов ветвей и рассеиваемой мощности;
  
• 
  введен анализ чувствительности и передаточных функций по постоянному току;
  
• 
  статистический анализ по методу Монте-Карло;
  
• 
  введен режим анимации при анализе устройств;
  
• 
  великолепные возможности документирования получаемых результатов;
  
• 
  исчерпывающая встроенная помощь.
  

---

Перечисленные особенности отражают далеко не все достоинства программы Micro-Cap 11, которые можно почувствовать лишь при ее использовании для разработки и проектировании электронных устройств. Программа Micro-Cap 11 очень удобна для первоначального освоения схемотехнического моделирования электронных схем, в частности, при обучении студентов соответствующих специальностей. Для Micro-Cap 11 имеется студенческая версия программы, которая распространяется бесплатно и которая предназначена для моделирования простейших схем. Однако ее возможностей вполне достаточно для студентов младших курсов и проведения анализа несложных схем.

Описание работы микросхемы

3.1 Регистры. Общие сведения.

Регистр- последовательное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных чисел и выполнения преобразований над ними.Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами. Фактически любое цифровое устройство можно представить в виде совокупности регистров, соединенных друг с другом при помощи комбинационных цифровых устройств.Регистры классифицируются по следующим видам:

• 
  Параллельные или накопительные (регистры памяти, хранения);
  
• 
  Последовательные или сдвигающие.
  

В свою очередь сдвигающие регистры делятся:

• 
  по способу ввода-вывода информация: параллельные; последовательные; комбинированные;
  
• 
  по направлению передачи информации: однонаправленные; реверсивные.
  

Типичными являются следующие операции:

• 
  прием слова в регистр;
  
• 
  передача слова из регистра;
  
• 
  поразрядные логические операции;
  
• 
  сдвиг слова влево или вправо на заданное число разрядов;
  
• 
  преобразование последовательного кода слова в параллельный и обратно;
  
• 
  установка регистра в начальное состояние (сброс)
  

Элементарной ячейкой электронной памяти является триггер, способный сохранять 1 бит записанной в нем информации. Регистром называется устройство из триггеров, предназначенное для записи

---

, хранения и выдачи информации. Каждый разряд двоичного числа записывается в своем триггере, поэтому число триггеров в регистре определяет разрядность записываемого числа. Наиболее распространенным видом регистров являются регистры сдвига.

2. Параллельный регистр:

Рисунок 1 – Схема параллельного регистраНа рисунке 1, приведена функциональная схема параллельного регистра (регистра памяти) на RS-триггерах при однофазном способе приема числа хn ,...х2, xl.Так как сигналы, поступающие только на входы S, не могут установить соответствующие триггеры в состояния 0 (из-за чего число будет записано с ошибкой), то перед приемом числа все триггеры регистра обнуляются. Для этого на линию “0” подается логическая 1. Подготовка к приему новой информации составляет первый такт.Во втором такте по сигналу 1 на линии “П” (“Прием”) двоичное число всеми разрядами одновременно (параллельно) через конъюнкторы записывается в разряды регистра. Выдача числа в прямом коде осуществляется по сигналу лог. 1 на линии В_пр, а в обратном - по сигналу лог. 1 на линии В_обр.Ввод информации в рассматриваемом регистре может осуществляться и парафазным способом, когда i-ый разряд числа на вход S поступает непосредственно, а на R-вход - через инвертор. Этим исключается необходимость предварительной установки триггеров в 0, так как теперь его состояние целиком определяется сигналами на S- и R-входах, т. е. цифрой в разряде кода. Такая запись числа осуществляется в один такт и производится намного быстрее, чем двухтактная.Рисунок 2 – Условное графическое изображениеПараллельный регистр может быть реализован и на других типах триггеров, имеющих информационные входы.Условное изображение параллельного четырехразрядного регистра приведено на рисунок 2, где Q1...Q4 - выходы разрядов регистра, D1...D4 - входы, с которых в регистр одновременно записываются все разряды заносимого слова при поступлении импульса разрешения на С-вход.

2. Последовательный регистр

В последовательных регистрах число вводится и выводится последовательно разряд за разрядом. Разряды такого регистра соединены последовательно. Каждый разряд выдает информацию в следующий и

---