Реферат: Преобразователь семисегментного кода
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙОКРУГ
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ИНАУКИ
––––––––––––––––––––––––
СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТ
Инженерно-физическийфакультет
Кафедра Автоматики икомпьютерных систем
Пояснительная записка ккурсовому проекту
по специальности
Выполнил:студент
211группы
Пахомов М.В.
Проверил: преподаватель
Запевалов А.В.
Сургут 2004<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">Содержание
TOC o «1-1» h z u Задание.PAGEREF _Toc72603043 h 3
Введение.PAGEREF _Toc72603044 h 4
1. Структурная схемапреобразователя семисегментного кода.PAGEREF _Toc72603045 h 5
2. Функциональная схемапреобразователя семисегментного кода.PAGEREF _Toc72603046 h 6
3. Принципиальная схема. PAGEREF _Toc72603047 h 15
4. Расчет быстродействия и потребляемоймощности.PAGEREF _Toc72603048 h 21
Заключение.PAGEREF _Toc72603049 h 23
Список литературы.PAGEREF _Toc72603056 h 24
Приложение 1: Функциональная схемаПСК……………………………....25
Приложение 2: Принципиальная схемаПСК ..…………………………….26
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;color:windowtext;mso-ansi-language: RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA;mso-no-proof:yes;text-decoration: none;text-underline:none">Задание
Вариант 28
Тема:«Преобразователь семисегментного кода».
1. <span Times New Roman"">
Разработать функциональнуюсхему, проанализировать работу при помощи временных диаграмм.2. <span Times New Roman"">
Выбрать типы ИМС, построитьпринципиальную схему.3. <span Times New Roman"">
Рассчитать временныесоотношения и потребляемую мощность.Исходныеданные.
<img src="/cache/referats/19375/image002.jpg" v:shapes="_x0000_s1026">
Для отображения состояния регистровцифрового устройства применяются семисегментные индикаторы, синтезирующиеизображения цифр «0» — «9» и букв «A» – «F». Необходимо разработать устройство,выполняющее преобразование двоичного кода в семисегментный, причем включенномусегменту соответствует сигнал лог.1. Начертания символов приведены на рисунке.
Устройстводолжно быть реализовано на логических элементах.
Основнаяэлементная база ИМС серий ТТЛ и ТТЛШ.
Остальныетребования согласовать с руководителем проекта.
Руководительпроекта ________________________________
Исполнитель ________________________________
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">Введение.
Задачейданного курсового проекта является проектирование устройства, выполняющегопреобразование двоичного кода в семисегментный. Для успешного решенияпоставленной задачи необходимо процесс проектирования разделить на стадии, аименно: структурное, функционально-логическое и техническое проектирование.
Приструктурном проектировании выбираются, конкретизируются принципы построенияустройства в целом. Определяется состав, устанавливаются связи взаимодействиямежду отдельными частями-блоками, формулируются требования к каждому блоку ивыполняемым им функциям.
Функционально-логическоепроектирование направлено на поиск ивыбор способов реализации функций, возлагаемых на каждый блок. В результатеопределяются типы, номенклатура функциональных узлов и модулей, входящих в тотили иной блок, то есть функциональный состав блоков, образующих устройство.
Техническоепроектирование представляет собой дальнейшую детализацию проектных решений:выбираются типы физических элементов, на которых будет реализовано устройство,то есть элементная база; конкретизируются типономиналы элементов и модулей;проводятся расчеты на обеспечение заданных технических требований.
Преобразовательсемисегментного кода в основном находит свое применение в цифровых устройствах,в частности для отображения индикаторами состояния регистров.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">1. Структурная схема преобразователя семисегментного кода.
Структурнаясхема – это условное графическоепредставление, показывающее количество, номенклатуру блоков устройства,взаимосвязи между блоками и с внешними устройствами.
<img src="/cache/referats/19375/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1182 _x0000_s1181">
Блок преобразо-вания двоично-го кода в семи-сегментный
Блок индикацииВходная 4-х значная комбинация
<img src="/cache/referats/19375/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1156 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029 _x0000_s1030 _x0000_s1031">Рис.1 Структурная схема.
Структурнаясхема преобразователя семисегментного кода может быть представлена (Рис.1):
1.<span Times New Roman"">
Входная 4-х значнаякомбинация – 4-х разрядный двоичный код, поступающий на блок преобразованиядвоичного кода в семисегментный.2.<span Times New Roman"">
Блок преобразованиядвоичного кода в семисегментный – блок, состоящий из простых логическихэлементов, который предназначен для преобразования входной информации,представленной в виде двоичного кода, в семисегментный код.3.<span Times New Roman"">
Блок индикации –предназначен для отображения состояния регистров цифрового устройства насемисегментном индикаторе.<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">2. Функциональная схема преобразователя семисегментного кода.
Функциональнаясхема содержит сведения о способах реализации устройством заданных функций. Потакой схеме можно определить, как осуществляются преобразования и какие дляэтого необходимы функциональные элементы. Каждый функциональный элемент содержит лишь те входы и выходы, которыенеобходимы для его корректной работы. Данная схема разрабатывается на основеструктурной схемы для каждого блока, в результате из отдельных функциональныхэлементов составляется общая функциональная схема объекта.
Полнаяфункциональная схема генератора представлена в приложении 1.
2.1. Блок преобразования двоичного кода всемисегментный.
Данный блокразрабатывается методом синтеза логических устройств с несколькими выходами, то есть на входе логического устройства есть 4-х значная двоичная комбинация, а на выходе7-ми значная комбинация (семисегментный код).
Длявизуализации чисел требуются индикаторы, отображающие цифры в привычной длячеловека форме, чаще всего это цифры десятичной и шестнадцатеричной системсчисления.
Простейшимиз светодиодных индикаторов, выполняющих функции отображения выше названныхчисел и некоторых других символов является семисегментный индикатор. Имеетсясемь элементов, расположенных так, как показано на рис. 2.1.1.
<img src="/cache/referats/19375/image006.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1048">
Рис. 2.1.1.
<img src="/cache/referats/19375/image007.jpg" v:shapes="_x0000_s1049">
Каждыйможет светиться либо не светиться, в зависимости от значения соответствующей выходнойфункции, управляющей его свечением. Вызывая свечение элементов в определенныхкомбинациях, можно получить изображение цифр «0» — «9» и букв «A» – «F» (рис.2.1.2).
Рис. 2.1.2.
Припостроении таблицы истинности преобразователя семисегментного кода (табл. 2.1.1)были приняты следующие условия: включенному элементу соответствует сигнал лог.1.
Таблица 2.1.1.Таблица истинностипреобразователя семисегментного кода.
Отображаемыецифры и буквы
Входная комбинация (двоичный код)
Выходная комбинация (семисегментный код)
X3
X2
X1
X0
g
f
e
d
c
b
a
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
3
1
1
1
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
5
1
1
1
1
1
1
1
6
1
1
1
1
1
1
1
1
7
1
1
1
1
1
1
8
1
1
1
1
1
1
1
1
9
1
1
1
1
1
1
1
1
A
1
1
1
1
1
1
1
1
B
1
1
1
1
1
1
1
1
C
1
1
1
1
1
1
D
1
1
1
1
1
1
1
1
F
1
1
1
1
1
1
1
1
G
1
1
1
1
1
1
1
1
Синтезданного преобразователя производится с помощью минимизации каждой выходнойфункции в отдельности методом карт Карно.
Приминимизации методом карт Карно нужно стремиться, чтобы число областей быломинимальным, а каждая область содержала возможно большее число клеток. Т.к.синтезируемое устройство является устройством с несколькими выходами, то дляполучения минимальной схемы необходимо в картах Карно построить минимальноечисло областей, обеспечиваемых покрытие клеток, содержащих 1 во всех семи картах.
Дляупрощения синтеза и полученияминимальной схемы уменьшаем число единиц в картах Карно и, соответственноувеличиваем число «общих» областей. Для этого инвертируем выходные функции втаблице истинности преобразователя семисегментного кода (табл. 2.1.2).
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">Таблица 2.1.2.
Таблица истинностипреобразователя семисегментного кода с инверсными выходами.
Отображаемыецифры и буквы
Входная комбинация (двоичный код)
Выходная комбинация (семисегментный код)
X3
X2
X1
X0
<img src="/cache/referats/19375/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
<img src="/cache/referats/19375/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
<img src="/cache/referats/19375/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
<img src="/cache/referats/19375/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
<img src="/cache/referats/19375/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<img src="/cache/referats/19375/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
<img src="/cache/referats/19375/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
3
1
1
1
1
4
1
1
1
1
5
1
1
1
1
6
1
1
1
7
1
1
1
1
1
1
1
8
1
9
1
1
1
A
1
1
1
B
1
1
1
1
1
C
1
1
1
1
1
D
1
1
1
1
1
F
1
1
1
1
1
G
1
1
1
1
1
1
1
Проанализируемработу преобразователя с помощью временных диаграмм, представленных на рис.2.1.3.
<img src="/cache/referats/19375/image023.gif" v:shapes="_x0000_s1175">
Рис. 2.1.3.
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA;mso-no-proof:yes">Производимминимизацию каждой выходной функции отдельно методом карт Карно в зависимостиот входной комбинации.
КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1032">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1047 _x0000_s1038 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1044">X1 X1
X0
X0
1
1
X3
X3
X3
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1033">
КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1092 _x0000_s1093 _x0000_s1094 _x0000_s1095 _x0000_s1096 _x0000_s1097 _x0000_s1098">X1 X1
X0
X0
1
1
1
X3
X3
X3
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1035">
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1036">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1099 _x0000_s1100 _x0000_s1101 _x0000_s1102 _x0000_s1103 _x0000_s1104 _x0000_s1105">X1 X1
X0
X0
1
1
1
1
X3
X3
X3
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1037">
КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1106 _x0000_s1107 _x0000_s1108 _x0000_s1109 _x0000_s1110 _x0000_s1111 _x0000_s1112">X1 X1
X0
X0
1
1
X3
X3
X3
1
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1039">
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1040">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1113 _x0000_s1114 _x0000_s1115 _x0000_s1116 _x0000_s1117 _x0000_s1118 _x0000_s1119">X1 X1
X0
X0
X3
X3
X3
1
1
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1041">
КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1042">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1120 _x0000_s1121 _x0000_s1122 _x0000_s1123 _x0000_s1124 _x0000_s1125 _x0000_s1126">X1 X1
X0
X0
X3
X3
X3
1
1
1
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1043">
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">КартаКарно для функции <img src="/cache/referats/19375/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1044">
<img src="/cache/referats/19375/image026.gif" v:shapes="_x0000_s1127 _x0000_s1128 _x0000_s1129 _x0000_s1130 _x0000_s1131 _x0000_s1132 _x0000_s1133">X1 X1
X0
X0
X3
X3
X3
1
1
1
X2 X2 X2
Послевыделения областей получим следующую функцию <img src="/cache/referats/19375/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1045">
Послереализации всех функций можно проследить какие логические элементы участвуют вреализации блока преобразования