Синтез комбинационных схем

 

       Составим  уравнения по таблице истинности. 

; 

; 

.

       Для минимизации функций воспользуемся  кармами Карно

       1.2.2 Минимизируем полученные функции с помощью карт Карно 

Таблица 1.2 – Минимизация функции F1

 

       ; 

Таблица 1.3 – Минимизация функции F2

 

       ; 

Таблица 1.4 – Минимизация функции F3

 

     ;

     1.2.3 Минимизируем взаимодействия функций 

Таблица 1.5 – Минимизация функции F12

 

       ; 

Таблица 1.6 – Минимизация функции F13

 

       ; 

Таблица 1.7 – Минимизация функции F23

 

       ; 

Таблица 1.8 – Минимизация функции F123

 

       .

       1.2.4 Составление таблицы  минимизации функций

       На  основании расчетов составляется таблица (приложение А), в которой указываются все термы, входившие в неминимизированные функции, все термы, входящие в минимизированные функции и соответствие минимизированных функций с термами. На пересечении термов неминимизированных и минимизированных функций ставится крестик. Из таблицы вычеркиваются строки с таким условием, что после вычеркивания строки в каждом столбце осталось ходя бы по одному крестику. Первыми вычеркиваются строки, минимизированные термы в которых принадлежат большему числу функций. Из оставшихся термов минимизированных функций составляются конечные минимизированные функции.

       На  основании таблицы приложения А ясно, что минимизированные с помощью карт Карно функции дальнейшему упрощению не подлежат и остаются в неизменном виде:

       ;

       ;

       .

       1.2.5 Реализация функции  F1 на мультиплексоре

       Для реализации функции на мультиплексоре переходят от алфавита (0,1) к алфавиту (0,1,), где - литерал одного из аргументов, под которым понимается либо сама переменная либо ее инверсия. При таком алфавите число входов аргументов уменьшается на единицу, а число настроечных входов уменьшается вдвое. Код настройки для нового алфавита представлен в таблице 1.9 

Таблица 1.9 – Преобразование функции

 
 

       Схема реализации функции на мультиплексоре представлена на рисунке 1.2. 

       

       Рисунок 1.2 – Реализация функции на мультиплексоре

       Принципиальная  схема реализации функции на мультиплексоре представлена в приложении Б.

       1.2.6 Реализация функциональной  схемы комбинационной  схемы в базисе  ИЛИ-НЕ

       Переводим тупиковые ДНФ из общего базиса в  базис ИЛИ-НЕ с помощью закона двойного отрицания и закона Де Моргана:

;

;

.

       Функциональная  схема комбинационной схемы в  базисе ИЛИ-НЕ представлена в приложении В.

 

       1.3 Разработка принципиальной  схемы устройства 
 

       При построении КС устройств вычислительной техники используются различные  логические элементы, которые должны согласоваться по входным и выходным сигналам, напряжению питания и т.д. Для этой цели логические элементы объединяют в серии.

       Серией (системой, комплексом) логических элементов  ЭВМ называется предназначенный для построения цифровых устройств функционально полный набор логических элементов, объединяемый общими  электрическими, конструктивными и технологическими параметрами, использующий одинаковый способ представления информации, одинаковый тип межэлементных связей. Система элементов чаще всего избыточна по своему функциональному составу, что позволяет строить схемы более экономичные по количеству использованных элементов.

       В состав серии входят элементы для  выполнения логических операций, запоминающие элементы, элементы, реализующие функции узлов ЭВМ, а также специальные элементы для усиления, восстановления и формирования сигналов стандартной формы.

       Конструктивно логические элементы представляют собой  микроминиатюризованные интегральные электронные схемы (микросхемы), сформированные в кристалле кремния с помощью специальных технологических процессов.

       Для разработки электрической принципиальной схемы нам понадобятся простые  логические микросхемы серии К176. Интегральные схемы серии К176  выполнены  по КМОП-технологии и имеют гарантированные характеристики в диапазоне температур, устойчивы к статическому электричеству, имеют низкую потребляемую мощность (мкВт), высокую помехозащищенность (до 30%), широкий диапазон питающих напряжений (3-15 В).

Таблица 1.10 – Выбор логических микросхем

 

         

                                       а)                            б)                       

Рисунок 1.3 –  Логические микросхемы; а) - К176ЛЕ10; б) - К176ЛЕ5

       Мультиплексор реализуем на микросхеме КР1533КП7. КР1533КП7 имеет восемь информационных входов D0 - D7, три адресных входа 1, 2, 4 и вход стробирования S. У микросхемы два  выхода - прямой и инверсный. Если на входе стробирования логическая 1, на прямом выходе 0 независимо от сигналов на других входах. Если на входе стробирования логический 0, сигнал на прямом выходе повторяет сигнал на том входе, номер которого совпадает с десятичным эквивалентом кода на входах 1,2,4 мультиплексора. На инверсном выходе сигнал всегда противофазен сигналу на прямом выходе.

       Наличие входа стробирования позволяет  простыми средствами строить мультиплексоры на большее число входов.

       Рисунок 1.5 – Мультиплексор КР1533КП7

 

       2 Конструкторско-технологический  раздел 
 

       2.1 Выбор и обоснование  способа изготовления  печатной платы 
 

       В производстве изделий приборостроения, средств вычислительной техники  и бытовой электро- и радиоаппаратуры широко применяются печатные платы как средство, обеспечивающее автоматизацию монтажно-сборочных операций, снижение габаритных размеров аппаратуры, металлоемкости и повышения ряда конструктивных и эксплуатационных качеств изделия.

       При изготовлении печатных плат в зависимости  от их конструктивных особенностей и масштабов производства применяются различные варианты технологических процессов, в которых используются многочисленные химико-технологические операции и операции механической обработки. Толщину двухсторонней печатной платы определяют толщиной выбранного материала, но в основном он лежит в пределах от 1,0 до 1,5 мм.