Проектирование цифровых устройств
Техническое
задание
1. Произвести синтез цифрового устройства
управления (ЦУУ) в базисах мультиплексоров, логических элементов Шеффера и
Пирса в соответствии с заданным вариантом (приложения №1 и №2).
2. Произвести схемотехническое моделирование
синтезированных схем ЦУУ с помощью программы Electronics Workbench (EWB).
3. Продемонстрировать работоспособность полученных
моделей ЦУУ с индикацией заданных значений логической функции с помощью Word Generator из EWB и результата на выходе
схемы.
1а). На основе двух- и трехвходовых логических
элементов Шеффера.
б). На основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя
информационными входами (два варианта) и двухвходовых логических элементах Пирса.
ЦУУ задано логической функцией от 5-ти двоичных
переменных:
,
управляющие переменные - X2X0, X3.
2а). На основе двух- и трехвходовых логических
элементов Пирса.
б). На основе мультиплексоров с 8-ю информационными
входами и двухвходовых логических элементов Шеффера.
ЦУУ задано логической функцией от 6-ти двоичных
переменных:
Y2=S(0,1,2,7,8,9,10,14,15,19,20,21,22,27,28,29,30,35,36,37,38,43,44,45,46,49,
50,55, 56,57,58,63),
управляющие переменные - X5X4X3.
1.
Произвести синтез цифрового устройства управления (ЦУУ), заданного логической
функцией от 5-ти переменных на основе двух- и трехвходовых логических элементов
Шеффера
1.1 Табличная форма заданной логической функции
Табличная форма заданной логической функции, термы которой
заданы в виде чисел в десятичной системе счисления, имеет вид:
|
У
|
|
|
 1
|
|
|
 4
|
|
|
 6
|
|
|
 7
|
|
|
 8
|
|
|
 10
|
|
|
 11
|
|
|
 13
|
|
|
 14
|
|
|
 16
|
|
|
 17
|
|
|
 18
|
|
|
 19
|
|
|
 20
|
|
|
 24
|
|
|
 26
|
|
|
 28
|
|
|
 29
|
|
|
 30
|
|
|
 31
|
|
Таким образом, СДНФ заданной функции имеет вид:
+++++++++++++++++++
1.2 МДНФ и Карта Карно заданной логической
функции
Карта Карно, соответствующая заданной функции Y приведена в таблице №1.
Таблица №1.
|
|
|
 000
|
001
|
011
|
010
|
110
|
111
|
101
|
100
|
|
|
00
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
|
1
|
|
01
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
|
|
11
|
1
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
10
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
1
|
.3 Минимизация карты Карно
Таблица №2.
1.4 Склейки карты Карно
Итоговая МДНФ будет выглядеть так:
Теперь реализуем на базисе двух- и трехвходовых логических
элементов Шеффера логическую функцию, рассматривая в качестве ее аргументов
элементарные дизъюнкции:
1.5 Обоснование выбора серий логических элементов
мультиплексор шеффер логический пирс
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники
широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые
изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований
микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии,
обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают
большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии
К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с
коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате
транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно
уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших
размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении
быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее
потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.
Двухвходовой логический элемент Шеффера
В качестве двухвходового логического элемента Шеффера
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛА3 и К555ЛА18. Микросхема
представляет собой четыре логических элемента 2И-НЕ, два логических элемента
2И-НЕ, соответственно.
Трехвходовой логический элемент Шеффера
В качестве трехвходового логического элемента Шеффера
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛА4. Микросхема представляет собой
четыре логических элемента 3И-НЕ.
2.
Разработать функциональную схему ЦУУ, заданного логической функцией от 5-ти
переменных на основе мультиплексоров с 2-мя и 4-мя информационными входами (два
варианта) и двухвходовых логических элементах Пирса
) первый вариант
2.1 Табличная форма заданной логической функции
Табличная форма заданной логической функции, термы которой
заданы в виде чисел в десятичной системе счисления, имеет вид:
2.2 Таблица, устанавливающая соответствие
информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданным управляющим
переменным
В качестве управляющей переменной выбрана x3.
2.3 Минимизация логических функций после
выделения управляющих переменных на 1-ом уровне мультиплексирования
После выделения управляющих переменных для мультиплексоров
1-ого уровня, были получены следующие логические функции от четырех переменных,
соответствующие входам мультиплексора 1-ого уровня мультиплексирования.
D01=
+
+
+
+
+
+ +
+
+
D11=
+
+
+
++
+ +
++
+
+
2.4 Карты Карно, устанавливающие соответствие
информационных входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим
переменным
В качестве управляющих переменных выбраны переменные x2x0.
Согласно сделанному выбору соответствие информационных входов
всех мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным может быть
продемонстрировано с помощью следующей карты Карно общего вида:
|
 20
|
|
41
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
00
|
D0
|
D1
|
D3
|
D2
|
|
01
|
D0
|
D1
|
D3
|
D2
|
|
11
|
D0
|
D1
|
D3
|
D2
|
|
10
|
D0
|
D1
|
D3
|
D2
|
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D01 мультиплексора 1-ого
уровня
D01=++++++ +++
|
20
|
|
41
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
00
|
|
1
|
|
1
|
|
01
|
|
|
1
|
1
|
|
11
|
1
|
1
|
|
|
|
10
|
1
|
1
|
|
1
|
D0=
D1=+
D2=
+3=
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D11 мультиплексора 1-ого
уровня
D11=++++++ +++++
|
20
|
|
41
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
00
|
1
|
|
1
|
|
|
01
|
1
|
1
|
|
1
|
|
11
|
1
|
|
1
|
1
|
|
10
|
1
|
|
1
|
1
|
D0=1
D1=
D2=
D3=
2.5 Минимизация логических функций после
выделения управляющих переменных на 2-ом уровне мультиплексирования
После выделения управляющих переменных для мультиплексоров
2-ого уровня, были получены следующие логические функции от двух переменных,
соответствующие входам мультиплексоров 2-ого уровня мультиплексирования.
1) D021=, D121=+, D221=
, D321=
) D022=
, D122=, D222=, D322=
2.6 Приведение к элементам Пирса
1) D0=, D1=
, D2=
, D3=
) D0=, D1=, D2=
, D3=
2.7 Обоснование выбора серии логических элементов
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники
широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые
изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований микросхем
серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии, обширной
номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают большой
потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии К555,
принципиальное отличие которых - использование транзисторов с коллекторными
переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате транзисторы микросхем
серии К555 не входят в насыщение, что существенно уменьшает задержку выключения
транзисторов. К тому же они значительно меньших размеров, что уменьшает емкости
их р-n-переходов. В результате при сохранении быстродействия микросхем серии
К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее потребляемую мощность примерно в
4…5 раз.
Мультиплексор с 4-мя информационными входами
В качестве мультиплексора с 4-мя информационными входами
оптимальным выбором будет микросхема К555КП2. Микросхема представляет собой
сдвоенный селектор-мультиплексор 4-1 с общими входами выбора данных и
раздельными входами стробирования. При высоком уровне напряжения на входе
стробирования V соответствующий выход A/D устанавливается в состояние низкого
уровня напряжения, в ином случае на выход приходит информация от выбранного
входами С1, С2 информационного входа A/D0-A/D3.
Мультиплексор с 2-мя информационными входами
В качестве мультиплексора с 2-мя информационными входами
оптимальным выбором будет микросхема К555КП16. Микросхема представляет собой
счетверённый селектор-мультиплексор 2-1 с общими входами выбора данных и
нераздельными входами стробирования.
Двухвходовые логические элементы Пирса
В качестве двухвходового логического элемента Пирса
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой
четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.
2.8 Функциональная схема цифрового управляющего
устройства
Функциональная схема разработанного цифрового управляющего
устройства на основе мультиплексоров с 4-мя и 2-мя информационными входами и
элементов Пирса представлена на рисунке №2.
2) второй вариант
2.9 Таблица, устанавливающая соответствие
информационных входов мультиплексора 1-ого уровня заданным управляющим
переменным
В качестве управляющих переменных выбраны x2х0
2.10 Минимизация логических функций после
выделения управляющих переменных на 1-ом уровне мультиплексирования
После выделения управляющих переменных для мультиплексоров
1-ого уровня, были получены следующие логические функции от трёх переменных,
соответствующие входам мультиплексора 1-ого уровня мультиплексирования.
D01=
+
+
+
+
+
D11=
+++
D21=+
++++
D31=+++
2.11 Карты Карно, устанавливающие соответствие информационных
входов мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным
В качестве управляющей переменной выбрана переменная x2.
Согласно сделанному выбору соответствие информационных входов всех
мультиплексоров 2-ого уровня выбранным управляющим переменным может быть
продемонстрировано с помощью следующей карты Карно общего вида:
|
3
|
|
41
|
0
|
1
|
|
|
00
|
D0
|
D1
|
|
|
01
|
D0
|
D1
|
|
|
11
|
D0
|
D1
|
|
|
10
|
D0
|
D1
|
|
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D01 мультиплексора 1-ого
уровня
D01=+++++
|
|
|
|
0
|
1
|
|
00
|
|
1
|
|
01
|
|
1
|
|
11
|
1
|
1
|
|
10
|
1
|
1
|
D0=
D1=
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D11 мультиплексора 1-ого
уровня
D11=+++
|
|
|
|
0
|
1
|
|
00
|
1
|
|
|
01
|
|
1
|
|
11
|
1
|
|
|
10
|
1
|
|
D0=
D1=
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D21 мультиплексора 1-ого
уровня.
D21=+++++
|
|
|
|
0
|
1
|
|
00
|
1
|
|
|
01
|
1
|
1
|
|
11
|
|
1
|
|
10
|
1
|
1
|
D0=
D1=
Карта Карно для логической функции, подаваемой на
вход D31 мультиплексора 1-ого
уровня
D31=+++
|
|
|
|
0
|
1
|
|
00
|
|
1
|
|
01
|
1
|
|
|
11
|
|
1
|
|
10
|
D0=
D1=
2.12 Минимизация логических функций после
выделения управляющих переменных на 2-ом уровне мультиплексирования
После выделения управляющих переменных для мультиплексоров
2-ого уровня, были получены следующие логические функции от двух переменных,
соответствующие входам мультиплексоров 2-ого уровня мультиплексирования.
1) D021=, D121=
) D022=, D122=
) D023=, D123=
) D024=, D124=
2.13 Приведение к элементам Пирса
) D0=, D1=
) D0=
, D1=
) D0=, D1=
) D0=, D1=
2.14 Обоснование выбора серии логических
элементов
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники
широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые
изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований
микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии,
обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают
большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии
К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с
коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате
транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно
уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших
размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении
быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее
потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.
Мультиплексор с 4-мя информационными входами
В качестве мультиплексора с 4-мя информационными входами
оптимальным выбором будет микросхема К555КП2. Микросхема представляет собой
сдвоенный селектор-мультиплексор 4-1 с общими входами выбора данных и
раздельными входами стробирования. При высоком уровне напряжения на входе
стробирования V соответствующий выход A/D устанавливается в состояние низкого
уровня напряжения, в ином случае на выход приходит информация от выбранного
входами С1, С2 информационного входа A/D0-A/D3.
Мультиплексор с 2-мя информационными входами
В качестве мультиплексора с 2-мя информационными входами
оптимальным выбором будет микросхема К555КП16. Микросхема представляет собой
счетверённый селектор-мультиплексор 2-1 с общими входами выбора данных и
нераздельными входами стробирования.
Двухвходовые логические элементы Пирса
В качестве двухвходового логического элемента Пирса
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой
четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ.
2.15 Функциональная схема цифрового управляющего
устройства
Функциональная схема разработанного цифрового управляющего
устройства на основе мультиплексоров с 4-мя и 2-мя информационными входами и
элементов Пирса представлена на рисунке №3.
3.
Произвести синтез цифрового устройства управления (ЦУУ), заданного логической
функцией от 6-ти переменных на основе двух- и трехвходовых логических элементов
Пирса
3.1 Табличная форма заданной логической функции
Табличная форма заданной логической функции, минтермы которой
заданы в виде чисел в десятичной системе счисления, имеет вид:
Y2=S(0,1,2,7,8,9,10,14,15,19,20,21,22,27,28,29,30,35,36,37,38,43,44,45,46,49,
50,55, 56,57,58,63),
|
 0
|
|
|
 1
|
|
|
 2
|
|
|
 7
|
|
|
 8
|
|
|
 9
|
|
|
 10
|
|
|
 14
|
|
|
 15
|
|
|
 19
|
|
|
 20
|
|
|
 21
|
|
|
 22
|
|
|
 27
|
|
|
 28
|
|
|
 29
|
|
|
 30
|
|
|
 35
|
|
|
 36
|
|
|
 37
|
|
|
 38
|
|
|
 43
|
|
|
 44
|
|
|
 45
|
|
|
 46
|
|
|
 49
|
|
|
 50
|
|
|
 55
|
|
|
 56
|
|
|
 57
|
|
|
 58
|
|
|
 63
|
|
Таким образом, СДНФ заданной функции имеет вид:
+++++++++++++++++++++++++++++++
3.2 Карта Карно заданной логической функции
Карта Карно заданной логической функции имеет следующий вид:
Таблица №6.
|
|
|
|
000
|
001
|
011
|
010
|
110
|
111
|
101
|
100
|
|
000
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
001
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
011
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
010
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
110
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
111
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
101
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
100
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
3.3 Минимизация карты Карно
Таблица №7.
3.4 Склейки карты Карно и МДНФ функции
Итоговая МДНФ будет выглядеть так:
Перевод в базис ИЛИ-НЕ:
.5 Обоснование выбора серий логических элементов
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники
широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые
изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований
микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии,
обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают
большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии
К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с
коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате
транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно
уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших
размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении
быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее
потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.
Двухвходовой логический элемент Пирса
В качестве двухвходового логического элемента Пирса
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛЕ1. Микросхема представляет собой
четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ, два логических элемента 2ИЛИ-НЕ,
соответственно.
Трехвходовой логический элемент Пирса
В качестве трехвходового логического элемента Пирса
оптимальным выбором будет микросхема К555ЛЕ5. Микросхема представляет собой
четыре логических элемента 3ИЛИ-НЕ.
4.
Разработать функциональную схему ЦУУ, заданного логической функцией от 6-ти
переменных на основе мультиплексоров с 8-ю информационными входами и
двухвходовых логических элементов Шеффера
.1 Табличная форма заданной логической функции
Табличная форма заданной логической функции, термы которой
заданы в виде чисел в десятичной системе счисления, имеет вид:
Y2=S(0,1,2,7,8,9,10,14,15,19,20,21,22,27,28,29,30,35,36,37,38,43,44,45,46,49,
50,55, 56,57,58,63)
4.2 Карта Карно заданной логической функции
Карта Карно, соответствующая заданной функции Y2 приведена в таблице №4.
Таблица №4.
|
|
|
|
000
|
001
|
011
|
010
|
110
|
111
|
101
|
100
|
|
000
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
001
|
1
|
1
|
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
011
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
010
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
110
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
111
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
|
101
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
|
100
|
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
1
|
4.3 Карта Карно, устанавливающая соответствие
информационных входов мультиплексора заданным управляющим переменным
Согласно заданию в качестве управляющих переменных выбраны
переменные x5x4x3.
Таблица №5.
|
|
|
|
000
|
001
|
011
|
010
|
110
|
111
|
101
|
100
|
|
000
|
D0
|
D0
|
D0
|
D0
|
D0
|
D0
|
D0
|
D0
|
|
001
|
D1
|
D1
|
D1
|
D1
|
D1
|
D1
|
D1
|
D1
|
|
011
|
D3
|
D3
|
D3
|
D3
|
D3
|
D3
|
D3
|
D3
|
|
010
|
D2
|
D2
|
D2
|
D2
|
D2
|
D2
|
D2
|
D2
|
|
110
|
D6
|
D6
|
D6
|
D6
|
D6
|
D6
|
D6
|
D6
|
|
111
|
D7
|
D7
|
D7
|
D7
|
D7
|
D7
|
D7
|
D7
|
|
101
|
D5
|
D5
|
D5
|
D5
|
D5
|
D5
|
D5
|
D5
|
|
100
|
D4
|
D4
|
D4
|
D4
|
D4
|
D4
|
D4
|
D4
|
4.4 Минимизация логических функций после
выделения управляющих переменных и приведение к элементам Шеффера
Функции D0-D7 подлежат реализации на элементах Шеффера. Для
исключения аппаратной избыточности ЦУУ, полученные логические функции
необходимо минимизировать. Для минимизации используется формальный метод карт
Карно.
Минимизация логической функции D0.
|
D0
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
1
|
|
Минимизация логической функции D1
|
D1
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
|
D2
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
Минимизация логической функции D3.
|
D3
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
Минимизация логической функции D4.
|
D4
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
Минимизация логической функции D5.
|
D5
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
|
|
1
|
|
|
1
|
1
|
1
|
|
1
|
Минимизация логической функции D6.
|
D6
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
1
|
|
Минимизация логической функции D7
|
D7
|
10
|
|
2
|
00
|
01
|
11
|
10
|
|
0
|
1
|
1
|
|
1
|
|
1
|
|
|
1
|
|
Получаем:
4.5 Обоснование выбора серии логических элементов
Для построения устройств автоматики и вычислительной техники
широкое применение находят цифровые микросхемы серии К 155, которые
изготавливают по стандартной технологии биполярных микросхем
транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Имеется свыше 100 наименований
микросхем серии К 155. При всех своих преимуществах - высоком быстродействии,
обширной номенклатуре, хорошей помехоустойчивости - эти микросхемы обладают
большой потребляемой мощностью. Поэтому им на смену выпускают микросхемы серии
К555, принципиальное отличие которых - использование транзисторов с
коллекторными переходами, зашунтированными диодами Шоттки. В результате
транзисторы микросхем серии К555 не входят в насыщение, что существенно
уменьшает задержку выключения транзисторов. К тому же они значительно меньших
размеров, что уменьшает емкости их р-n-переходов. В результате при сохранении
быстродействия микросхем серии К555 на уровне серии К155 удалось уменьшить ее
потребляемую мощность примерно в 4…5 раз.
Мультиплексор с 8-ю информационными входами
В качестве мультиплексора с 8-ю информационными входами
оптимальным выбором будет микросхема К555КП7. Микросхема представляет собой
селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от
установленного на входах A, B, C кода разрешает прохождение сигнала на выходы
Y1 и Y2 только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на
входе стробирования V должно быть установлено напряжение низкого уровня. При
высоком уровне напряжения на входе V выход Y1 устанавливается в состояние
низкого уровня напряжения, а выход Y2 соответственно в состояние высокого
уровня.
Двухвходовые логические элементы Шеффера
В качестве логического элемента Шеффера оптимальным выбором
будет микросхема К555ЛА3. Микросхема представляет собой четыре логических
элемента 2И-НЕ.
4.6 Функциональная схема цифрового управляющего
устройства
Функциональная схема разработанного цифрового управляющего
устройства на основе мультиплексора с 8-ю информационными входами и элементов
Шеффера представлена на рисунке №5.
4.7 Сравнение вариантов синтеза Цифрового
Устройства Управления
Как видно из спецификации к функциональным схемам, Цифровое
Устройство Управления на основе мультиплексора имеет меньше микросхем, а значит
при таком синтезе схема потребляет меньше мощности и выигрывает по стоимости.
Также при сравнении двух вариантов синтеза микросхем на
основе мультиплексоров, мы видим важность правильного выбора управляющих
переменных, так как при этом также можно уменьшить количество микросхем, а
следовательно потребляемую мощность и стоимость.
5.
Спецификация
мультиплексор шеффер логический пирс
В процессе проектирования были выбраны следующие микросхемы
серии 555.
|
Наименование
|
Описание
|
Количество
|
|
К555ЛА3
|
2-х входовой
элемент И-НЕ
|
37
|
|
К555ЛА4
|
3-х входовой
элемент И-НЕ
|
13
|
|
К555ЛА18
|
2-х входовой
элемент И-НЕ
|
1
|
|
К555ЛЕ1
|
2-х входовой
элемент ИЛИ-НЕ
|
82
|
|
К555ЛЕ5
|
3-х входовой
элемент ИЛИ-НЕ
|
16
|
|
К555КП2
|
Сдвоенный
селектор-мультиплексор 4-1 со стробом
|
2
|
|
К555КП16
|
Счетверённый
селектор-мультиплексор 2-1 со стробом
|
2
|
|
К555КП7
|
Селектор
мультиплексор 8-1 со стробом
|
1
|
Вывод
При проектировании цифровых устройств, целесообразно
применять схемы со средним уровнем интеграции. Это даёт возможность получить
более дешёвый конечный продукт, чем в случае использования схем с низкой
степенью интеграции.
В ходе выполнения работы, схемы, построенные на ИМС средней
степени интеграции оказались значительно проще, а для их реализации
потребовалось меньшее количество элементов. Это и подтверждает приведённое выше
утверждение.