2.4 Побудова функціональної схеми

За отриманими функціями збудження елементу пам'яті побудуємо функціональну схему цифрового автомата управління.

Функціональна схема керуючого автомата приведена на рис.2.5.

Рисунок 2.5 – Функціональна схема керуючого автомата

2.5 Побудова електричної принципової схеми АЛП

Для побудови електричної принципової схеми спочатку потрібно побудувати структурну схему (рис.2.6). Яка складається із операційного цифрового автомату (ОЦА) і керуючого цифрового автомата (КЦА).

Рисунок 2.6 – Структурна схема АЛП

Для побудови ОЦА та КЦА використовуємо в основному серію К555- малопотужні швидкодіючі цифрові інтегральні мікросхеми призначені для організації високошвидкісного обміну і обробки цифрової інформації, тимчасового і електричного узгодження сигналів в обчислювальних системах. Мікросхеми серії КР555 з логікою ТТЛ, володіють мінімальним значенням множення швидкості на розсіювання потужності. Технічні характеристики: стандартні ТТЛ вхідні і вихідні сигнали, напруга живлення 5.0В±10%, затримка на вентиль 4нс, тактова частота до 70МГц.

Для побудови RGY ,RGX, RGS, RGZ, та визначення знаку операції була обрана мікросхема К555ИР35(кіл.5) - 8 розрядний регістр.

Для побудови шістнадцяти-розрядних мультиплексорів була обрана мікросхема К555КП11(кіл.6). Це чотирьох-розрядний мультиплексор.

Для побудови шістнадцяти-розрядних суматорів була обрана мікросхема КМ555ИМ6(кіл.4). Це чотирьох-розрядний суматор.

Для порівняння X та Y була обрана мікросхема К555СП1(кіл.2). Це чотирьох-розрядний компаратор.

Для побудови схеми пам’яті була обрана мікросхема К555ТМ2 (кіл.2) – мікросхема представляє собою два D-тригера з додатковими двома RS тригерами, Сигнал ” С ”- вхідний сигнал синхронізації.

В якості дешифратора було використано чотиривходовий дешифратор-демультиплексор К155ИД3(кіл.1).

Для зв’язку головних елементів були обрані наступні мікросхеми:

К555ЛН1(кіл.6) - 6 логічних елемента ” НІ”;

К555ЛИ1 (кіл.4) - 4 логічних елемента 2” І ”.

К555ЛЛ1 (кіл.4) - 4 логічних елемента 2” АБО ”;

К555ЛИ3 (кіл.4) - 3 логічних елемента 3” І ”;

К555ЛИ6(кіл.3) - 2 логічних елементів ” І ”;

74HC/HCT4075(кіл. 3) - це 3 логічних елемента 3” АБО ”. Це імпортна схема, яка випускається фірмою ” PHILIPS ”;

Побудована електрична принципова схема винесена на лист формату А1.

3 Проектування комбінаційних схем

3.1. Поняття про комбінаційні схеми

Комбінаційні схеми (КС) – це логічні схеми, в яких застосовується двійкові змінні, а кожному двійковому коду на вході КС відповідає якийсь визначений код (комбінація) двійкових чисел на виході схеми в конкретний момент часу.

До комбінаційних схем належать: шифратори, дешифратори, напівсуматори, суматори, мультиплексори та демультиплексори, програмовані логічні матриці та інші схеми, які ще називають комбінаційними функціональними вузлами.

Стан комбінаційної схеми характеризується логічними функціями. Логічна функція – це складний вислів, що містить декілька простих, об’єднаних сполучниками, Y=f(x₁, X₂, .. x_n), де x – двійкова змінна. В логічній функції задають вхідний набір x={0,1}.

Вхідний набір – це певна комбінація значень двійкових змінних у логічній функції. Максимальне число вхідних наборів m=2ⁿ, де n – число змінних. Максимальне число логічних функцій для nзмінних N= . Логічні функції представляються таблицями істинності.

Таблиця істинності – це представлення логічної функції у вигляді таблиці, в одній частині якої записують вхідні набори, а в другій – відповідні значення функції. Повністю визначена функція – це логічна функція, що містить визначені значення 0 або 1 для всіх вхідних наборів. Частково визначена функція має  визначені значення не на всіх вхідних наборах. Частково визначену функцію можна зробити повністю визначеною, дописавши індиферентний набір яких-небудь значень функції.

Склавши таблицю істинності можна задатись значеннями, при яких набори (кортежі) змінних будуть дорівнювати 1 і записати загальну функцію для виходу КС у формі ДКНФ чи ДДНФ. По загальній функції в заданому базисі будується схема КС, яку вже можна аналізувати , тобто оцінити кількість логічних елементів заданого базису, зв’язки між входами і виходами КС, інші параметри цієї схеми.

Будь-яку КС, що має m виходів можна замінити такою ж кількістю m комбінаційних схем з одним виходом і з такою ж n кількістю входів, що є в вихідній КС. Тому для побудови будь-якої КС необхідно вміти проводити аналіз та синтез КС з одним виходом.

Комбінаційна схема характеризується логічними функціями. Комбінаційну схему можна реалізувати по таблиці істинності логічними схемами НЕ, І, АБО. З двох однакових схем І, АБО можна створити схеми І, АБО з будь-якою кількістю входів і навпаки будь-яку схему з елементами І, АБО, НЕ можна розбити на декілька двоходових схем І, АБО чи тільки І, чи тільки АБО.

Будь-яку комбінаційну схему також можна синтезувати шляхом з’єднання між собою схем І, АБО, НЕ.

Властивості комбінаційної схеми повністю визначає таблиця значень відповідної логічної функції, в якій вказується, що за сигнал має бути на виході при кожному можливому наборі та сигналів на входах КС.

Синтез будь-якої КС по заданій таблиці значень повинен передбачати:

·        одержання виразу булевої алгебри, що описує роботу схеми;

·        спрощенні цього виразу (мінімізації);

·        складанні самої схеми по мінімізованому виразу  в базисі І, чи АБО; І-НЕ чи АБО-НЕ.