МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по предмету “Цифровые устройства и микропроцессоры”

Вариант 8

Выполнил: слушатель 31 учебной группы

радиотехнического факультета з/о

Оларь Андрей Геннадьевич шифр 00/72

347800 Ростовская область г.
Каменск ул. Героев-Пионеров д. 71 кв. 72

Проверил:

“_____” _______________ 200__ г.

ВОРОНЕЖ 2002 г.

Задания

стр.
1. Расставить числа в порядке возрастания и объяснить свой выбор (8910,

2Е16, 578, 1110112) - 4
2. Выполнить арифметические операции над двоичными числами, используя обратный код: а) 10111012-1101112; b)10101112-11100112 - 4
3. Упростить выражение, применив правила де Моргана и основные тождества алгебры логики: а) [pic], b)[pic] - 4
4. По таблице работы логического устройства записать СКНФ: - 5

[pic] a) получить минимальную нормальную форму (мкнф) с помощью метода

Квайна; b) построить логическую схему устройства в базисе ИЛИ-НЕ; c) провести анализ работы полученной схемы при х1=1, х2=0, х3=0.
5. Нарисовать символическое изображение и таблицу работы синхронного RS- триггера. В какое состояние перейдёт триггер, если на его входы последовательно подавать сигналы: - 6

[pic]
6. Построить схему регистра D-триггеров для записи числа 1010, начиная с цифры младшего разряда. Составить таблицу состояний его триггеров, показывающую запись отдельных цифр - 7
7. Частота следования импульсов на выходе второго триггера счётчика – 256 кГц. Сколько триггеров должен иметь счётчик, чтобы на его выходе получить импульс с частотой 32 кГц, 4 кГц - 7
8. Построить схему суммирующего счётчика Т-триггеров ёмкостью 28 - 8
9. Разработать логическую схему таймера с прямым отсчётом времени и выдачей звукового сигнала. Частота генератора – 1700 герц. Предусмотреть кнопки пуска, остановки и сброса. Указание: для сравнения заданного времени, следует использовать микросхему сравнения (типа К531СП1) - 8
10. Найти по справочнику микросхему К555ИР9. Нарисовать её условное изображение и выписать параметры (с учётом обозначения): - 11 а) типоразмер и изображение корпуса; б) напряжение питания и выводы, на которые оно подаётся; в) напряжения логических нуля и единицы; г) ток потребления (потребляемая мощность); д)диапазон рабочих частот; е) интервал рабочих температур; ж)время задержки включения (выключения); з) коэффициент объединения по входу; и) коэффициент разветвления по входу.
11. Что означают сокращения: ТТЛ, ДТЛ, n-МОП? Указать их основные отличительные характеристики - 12
12. Назначение и основные функции микропроцессора? - 13
13. Используя команды типового МП К1804, составить программу в машинных кодах: - 14

> выполнить загрузку числа 12 в ячейку Q , а 9 в РОН с адресом 3;

> из первого числа вычесть число 8 из шины данных, результат разместить в РОН с адресом первого числа;

> третье число сдвинуть на один разряд вправо и сложить с суммой первых двух чисел. Результат разместить в РОН с адресом 9.
14. Использованная литература - 14

Расставить числа в порядке возрастания и объяснить свой выбор:

(8910, 2Е16, 578, 1110112)

Переведём данные числа в десятичную систему исчисления, кроме 8910, так как это число уже является десятичным.

1) 2Е16 - так как 2Е16=2*16+14=4610;
2) 578 - так как 578=5*8+7=4710;
3) 1110112 - так как 1110112=32+16+8+2=5910;
4) 8910

46 L – не более 0,4 В; Н – не менее 2,5 В, не более 5,5 В;

> ток потребления не более 3 мА;

> диапазон рабочих частот не более 25 МГц;

> интервал рабочих температур от 100С до 700С;

> время задержки включения/выключения 20 нс (Сн=15 пФ);

> коэффициент объединения по входу – 1;

> коэффициент разветвления по входу – 10.

Что означают сокращения: ТТЛ, ДТЛ, n-МОП? Указать их основные отличительные характеристики.

ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика, ДТЛ – диодно-транзисторная логика, n-МОП – логика на униполярных транзисторах с n-каналом. Все эти сокращения обозначают тип схемотехники и конструкции цифровых микросхем.

В настоящее время ДТЛ не применяется, ТТЛ вытеснены совместимыми с ними по уровням питания и сигналов сериями ТТЛШ (ТТЛ с диодами и транзисторами Шоттки (К555, К1531 и т.д.)), а n-МОП логика вытеснена КМОП
(К564, К1564, К1554).

Основными параметрами, которые позволяют производить сравнение базовых
ЛЭ различных серий, являются:
. напряжение источника питания – определяется величиной напряжения и величиной его изменения. ТТЛ – рассчитаны на напряжение источника питания равное 5 В ( 5%. Большая часть микросхем на КНОП структурах устойчиво работает при напряжении питания от 3 до 15 В, некоторые – при напряжении 9 В ( 10%;
. уровень напряжения логического нуля и логической единицы – это уровни напряжения, при которых гарантируется устойчивое различение логических сигналов, как нуля, так и единицы. Различают пороговое напряжение логического нуля (U0пор) и логической единицы (U1пор). Напряжение низкого и высокого уровня на выходе микросхем ТТЛ U0пор0,4 В. Для микросхем на КНОП структурах U0пор0,7*Uпит. В тоже время отклонение выходных напряжений от нулевого значения и напряжения питания, достигают всего нескольких милливольт;
. нагрузочная способность – характеризуется количеством элементов той же серии, которые можно подключить к выходу элемента без дополнительных устройств согласования и называется коэффициентом разветвления по выходу. Для большинства логических элементов серии ТТЛ составляет 10, а для серии КМОП – до 100;
. помехоустойчивость – характеризуется уровнем логического сигнала помехи, которая не вызывает изменения логических уровней сигнала на выходе элемента. Для элементов ТТЛ статическая помехоустойчивость составляет не менее 0,4 В, а для серии КНОП – не менее 30% напряжения питания;
. быстродействие – определяется скорость переключения логического элемента при поступлении на его вход прямоугольного управляющего сигнала требуемой величины. Предельная рабочая частота микросхем серии

ТТЛ составляет 10 МГц, а микросхем на КНОП структурах – лишь 1 МГц.

Быстродействие определяется так же, как и среднее время задержки распространения сигнала: [pic], где [pic]и [pic]- времена задержки распространения сигнала при включении и выключении. Для микросхем ТТЛ

[pic]составляет около 20 нс, а для микросхем на КНОП структурах – 200 нс;
. потребляемая микросхемой от источника питания мощность – зависит от режима работы (статистический и динамический). Статистическая средняя мощность потребления базовых элементов ТТЛ составляет несколько десятков милливатт, а у элементов на КНОП структурах она более чем в тысячу раз меньше. Следует учитывать, что в динамическом режиме, мощность, потребляемая логическими элементами, возрастает;
. надёжность – характеризуется интенсивностью частоты отказов. Средняя частота отказов микросхем со средним со средним уровнем интеграции составляет: [pic]1/час.

Для согласования уровня сигналов ТТЛ и КНОП применяют специальные ИМС
(например, К564ПУ4).

Назначение и основные функции микропроцессора?

Процессор предназначен для выполнения арифметической и логической обработки информации. Арифметические и логические операции можно выполнять как на дискретных элементах и на основе микросхем малой и средней степени интеграции, что приводит к росту размеров процессора, так и на БИС. В последнем случае говорят о микропроцессоре (МП).

К функциям микропроцессора можно отнести:

> выбор из программной памяти ЭВМ команд, дешифрация и выполнение их;

> организация обращения к памяти и устройствам ввода-вывода;

> выполнение запросов на прерывание;

> подача сигналов ожидания для синхронизации работы с медленно действующими устройствами памяти и ввода-вывода информации;

> подача сигналов прямого доступа к памяти и другие сигналы;

> формирование сигналов управления для обращения к периферийным устройствам.

Работа МП организуется по командам, записанным в памяти и поступающим в МП в порядке возрастания номеров ячеек, в которые они записаны.

Используя команды типового МП К1804, составить программу в машинных кодах:

> выполнить загрузку числа 12 в ячейку Q , а 9 в РОН с адресом 3;

> из первого числа вычесть число 8 из шины данных, результат разместить в РОН с адресом первого числа;

> третье число сдвинуть на один разряд вправо и сложить с суммой первых двух чисел. Результат разместить в РОН с адресом 9.

Программа в машинных кодах

|М2 |Т8 |Т7 |Т6 |М1 |Т2 |Т1 |Т0 |С |Т5 |Т4 |Т3 |А3 |А2 |А1 |А0 |В3 |В2 |В1
|В0 |D3 |D2 |D1 |D0 | |а | |0 |0 |0 | |1 |1 |1 | |0 |0 |0 | | | | | | | |
|1 |1 |0 |0 | | | |0 |1 |1 | |1 |1 |1 | |0 |0 |0 | | | | |0 |0 |1 |1 |1 |0
|0 |1 | |б | |1 |0 |0 | |1 |1 |0 |1 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |1 |0
|0 |0 | |в |0 |0 |0 |1 | |1 |0 |0 | |0 |0 |1 |1 |1 |0 |0 | | | | | | | | |
| | |0 |0 |0 | |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |0 |0 | | | | | | | | | | | |0 |1
|1 | |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |1 | | | | | |

Использованная литература

1. «Цифровые интегральные микросхемы устройств охранно-пожарной сигнализации», В. Болгов - Воронеж 1997 г.

2. «Основы микропроцессорной техники», В. Болгов, С. Скрыль, С

Алексеенко – Воронеж 1997 г.

3. «Цифровые устройства и микропроцессоры», учебно-методическое пособие, Болгов В.В. – Воронеж 1998 г.