Цифровые устройства автоматики
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
Курсовая работа
по дисциплине «Цифровые устройства автоматики»
Вариант 9
Студент гр.БАГи-17-01 | __________И.Ф. Харрасова (Подпись) |
Руководитель к.т.н., доцент | __________Л.Г. Дадаян (Подпись) |
Уфа 2019
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Задание 1. Преобразование сложной логической функции
Для логической функции, , выполнить следующее:
Задание 2. Приведение НДФ логической функции к СНДФ
Для логической функции, , выполнить следующее:
Задание 3. Проектирование комбинационной схемы
Для логической функции, , выполнить следующее:
Задание 4. Проектирование дешифратора к семисегментному индикатору
Для способа кодирования десятичных цифр, (код: 0,1,2,4,5,7,8,10,11,13), выполнить следующее:
Задание 5. Подготовка реферата на тему: К1500ТМ130
В реферате необходимо дать развернутое описание цифровой интегральной схемы: назначение, технологическую основу, области применения, структурную схему, характеристики, таблицы истинности, временные диаграммы, описание и назначение выводов микросхемы, схемотехнические решения, тип корпуса, предприятие-изготовитель, возможные зарубежные аналоги и иное при необходимости.
1. Преобразование сложной логической функции
1.1 Минимизация логической функции путем преобразования
Заданная логическая функция:
;
;
;
;
;
Y1+
Упрощенная логическая функция:
1.2 Доказательство правильности преобразования
Таблица 1 – Таблица истинности сложной логической функции
Номер действия | A | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
B | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
C | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | |
2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
4 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
5 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | |
6 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
8 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Таблица 2 – Таблица истинности упрощенной логической функции
Номер действия | A | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
B | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | |
C | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | |
2 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
;
Преобразование выполнено верно.
Минимизация имеет следующие достоинства: быстродействие (вместо восьми действий выполняется два), надежность, дешевизна (за счет того, что меньше элементов в релейно-контактной схеме)
2 Приведение НДФ логической функции к СНДФ
2.1 Преобразование НДФ в СНДФ и возможное упрощение
;
;
;
;
;
Применяем правило тавтологии:
;
2.2 Минимизация логической функции с помощью карты Карно
A | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
B | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
C | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
D | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Y | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
CD AB | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | ||
00 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
01 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
11 | 1 | 1 | 0 | 1 | |
10 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
;
.
3 Проектирование комбинационной схемы
3.1 Приведение логической функции к базису И-НЕ
;
.
3.2 Реализация логических функций на элементах И-НЕ
ABCD
4 Проектирование дешифратора
4.1 Предложения по семисегментному формату цифр
Код: 0,1,2,4,5,7,8,10,11,13
Цифра | Код | Тетрада | Индикация | |||||||||
D | C | B | A | a | b | c | d | e | f | g | ||
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
3 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 |
4 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
5 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
6 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
7 | 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
8 | 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
9 | 13 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
4.2 Построение логических выражений для сегментов и их минимизация
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 0 | - | 1 | ||
01 | 1 | 0 | 1 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 1 | ||
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 1 | - | 1 | ||
01 | 1 | 1 | 0 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 0 | - | 1 | 1 | ||
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 1 | - | 0 | ||
01 | 1 | 1 | 1 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 1 | ||
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 0 | - | 1 | ||
01 | 1 | 0 | 1 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 0 | ||
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 0 | - | 1 | ||
01 | 0 | 0 | 0 | - | ||
11 | - | 0 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 0 | ||
;
BA DC | ; | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 1 | 0 | - | 0 | ||
01 | 0 | 1 | 1 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 0 | ||
;
BA DC | . | |||||
00 | 01 | 11 | 10 | |||
00 | 0 | 0 | - | 1 | ||
01 | 1 | 1 | 1 | - | ||
11 | - | 1 | - | - | ||
10 | 1 | - | 1 | 0 | ||
4.3 Проектирование дешифратора
Эксперимент в EWB:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 Реферат на тему: микросхема К1500ТМ130
Маркировка микросхем для устройств широкого применения, как правило, состоит из шести элементов, например:
К | 1 | 500 | ТМ | 130 |
1 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Первый элемент (буква К) означает, что микросхема предназначена для устройств широкого общепромышленного применения. Если микросхема выполнена в экспортном исполнении, то перед буквой К стоит буква Э. Отсутствие первого элемента обозначения, буквы К, указывает, что микросхема предназначена для применения в специальной продукции.
Второй элемент - буква, характеризующая материал и тип корпуса микросхемы (Н – кристаллоноситель безвыводной)
Третий элемент - одна цифра, указывает группу микросхем по конструктивно-технологическому признаку (1 - полупроводниковая микросхема)
Четвертый элемент – две или три цифры, которые определяют порядковый номер разработки серии;
Пятый элемент – две буквы, определяют функциональное назначение микросхем по выполняемым функциям (TM – D-триггер).
Шестой элемент – порядковый номер разработки в конкретной серии (среди микросхем одного вида)
Среди интегральных микросхем с эмиттерно-связанной логикой серий К100, К500, К1500 самыми быстродействующими являются микросхемы серии К1500, которые схемотехнически отличаются от них. Микросхемы серии К1500 имеют встроенную систему стабилизации параметров по напряжению питания и температуре, которая обеспечивает постоянную помехоустойчивости ИС при эксплуатации.
Справочные сведения
Микросхемы представляют собой три D-триггера с защелкой. Содержат 179 интегральных элементов. Корпус типа 4114,24-3, масса не более 2 г, Н21.24-1.
| Назначение выводов в корпусе 4114.24-3: 1 – вход сигнала сброса триггера R3; 2 – вход разрешения ; 3 – вход информационный D3; 4 – вход триггера Q3; 5 – выход триггера инверсионный ; 6 – общий; 7 – общий; 8 – выход триггера Q2; 9 – выход триггера инверсный ; 10 – выход триггера инверсный ; 11 – выход триггера Q1; 12 – вход информационный D1; 13 – вход разрешения ; 14 – вход сигнала сброса триггера R1; 15 – вход установки триггера S1; 16 – вход общей установки S; 17 – вход общего разрешения ; 18 – напряжение питания; 19 – вход общего сброса R; 20 – вход установки триггера S2; 21 –вход информационный D2; 22 – вход разрешения ; 23 – вход сигнала сброса R2; 24 – вход установки триггера S3; |
Электрический параметры
Номинальное напряжение питания Выходное напряжение высокого уровня Выходное напряжение низкого уровня Ток потребления Входной ток низкого уровня Входной ток высокого уровня: по входам S, R, по входам S1…S3, R1…R3 по входам E1…E3 по входам D1…D3 Время задержки распространения: по входам D1…D3 – выходам Q, по входам S1…S3, R1…R3, выходам Q, по входам … выходам Q, при по входам S, R – выходам Q, | –4,5 В ±5% –1,035…–0,87 В –1,83…–1,6 В ≤ мА ≥ 0,5 мкА ≤ 450 мкА ≤ 530 мкА ≤ 240 мкА ≤ 350 мкА ≤ 1,6 нс ≤ 1,9 нс ≤ 1,8 нс ≤ 2,4 нс |
Производители:
– Радиокомплект-ВП, г. Санкт-Петербург
– Компания «Элтикс», г. Воронеж
– Триема, г. Воронеж
– Контест, г. Москва
– ЭЛЕКТРОНИК, г. Санкт-Петербург
– IPelectron, г. Великий Новгород
– Ритэк, г. Москва.
Зарубежный аналог – F100130. Производитель – американская компания National Semiconductor
6 Список использованной литературы и Интернет-ресурсов
1 Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник Т. 9. – М.: ИП РадиоСофт, 2001 – 512 с