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
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................................... 3
1. Преобразование сложной логической функции .............................................. 5
1.1 Минимизация логической функции путем преобразования ..................... 5
1.2 Доказательство правильности преобразования .......................................... 5
2 Приведение НДФ логической функции к СНДФ ............................................. 7
2.1 Преобразование НДФ в СНДФ и возможное упрощение .......................... 7
2.2 Минимизация логической функции с помощью карты Карно .................. 7
3 Проектирование комбинационной схемы ......................................................... 9
3.1 Приведение логической функции к базису И-НЕ ...................................... 9
3.2 Реализация логических функций на элементах И-НЕ ............................... 9
4 Проектирование дешифратора .......................................................................... 10
4.1 Предложения по семисегментному формату цифр .................................. 10
4.2 Построение логических выражений для сегментов и их минимизация . 10
4.3 Проектирование дешифратора ................................................................... 13
5 Реферат на тему: микросхема К1500ТМ130 ................................................... 16
6 Список использованной литературы и Интернет-ресурсов .......................... 21
3
ВВЕДЕНИЕ
Задание 1. Преобразование сложной логической функции
Для логической функции,
,
выполнить следующее:
– Минимизировать логическую функцию путём преобразований и
привести к НДФ.
– Доказать правильность преобразования с помощью таблицы
истинности.
– Получить результат преобразования путем аналитического
представления строки таблицы истинности, соответствующей заданной
логической функции, и последующего упрощения.
Задание 2. Приведение НДФ логической функции к СНДФ
Для логической функции,
,
выполнить следующее:
– Привести НДФ четырех переменных к СНДФ.
– Выделить при наличии повторяющиеся конъюнкции и применить
к ним правило тавтологии.
– Построить для полученной СНДФ карту Карно и минимизировать
логическую функцию.
Задание 3. Проектирование комбинационной схемы
Для логической функции,
, выполнить
следующее:
– Привести логическую функцию из НДФ к форме,
соответствующей базовому набору И-НЕ.
4
– Разработать комбинационную схему реализации логической
функции на двухвходовых элементах И-НЕ (выбрать конкретную микросхему
И-НЕ).
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:
– Разработать представление десятичных цифр в формате
семисегментного индикатора.
– Построить логические выражения для управления каждым
сегментом индикатора и провести их минимизация методом карт Карно.
– Спроектировать дешифратор, преобразующий заданные коды
цифр в разработанные символы цифр для изображения семисегментным
индикатором.
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.
5
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
6
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)
7
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
8
;
.
9
3 Проектирование комбинационной схемы
3.1 Приведение логической функции к базису И-НЕ
;
.
3.2 Реализация логических функций на элементах И-НЕ
ABCD
10
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
11
;
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
12
;
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
13
4.3 Проектирование дешифратора
Эксперимент в EWB:
14
15
16
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.
17
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;
18
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.
20
21
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
