Курсовая работа по дисциплине «Моделирование»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КАФЕДРА ИКТ

Курсовая работа по дисциплине «Моделирование»
Вариант №21:
Четырёхразрядный счётчик

Выполнил: Климов А.В. Группа С-74

Техническое задание

Провести анализ заданной схемы на предмет корректности её работы в установленных режимах. При необходимости, внести исправления в схему.
Разработать обнаруживающий тест для возможных одиночных неисправностей в системе схемотехнического моделирования «Мозаика».

Заданная схема

$e:\modeling\my\real.png$

Установленные режимы работы

При сигнале на входе E1 = «1» и на входе E2 = «0», выходы устанавливаются в «1».
При сигнале на входе E1 = «0» и на входе E2 = «1», выходы устанавливаются в «0».
При сигнале на входах E1 = E2 = «1», осуществляется счёт импульсов на входе C, результат снимается с выходов F1..F4.
При сингале на входе D1..D4 = «1», соответствующий выход F1..F4 устанавливается в «1».

Анализ технического задания

Приведённая в техническом задании схема не соответствует установленным режимам работы, её требуется для начала переделать.

Переработка схемы

Поскольку схема, приведённая в техническом задании, не соответствует установленным режимам работы, то её требуется переработать.

Для организации функционала счётчика на входы J и K подаётся константная 1, а на входы C подаётся выход предыдущего триггера. На вход C первого триггера подаются импульсы, которые надо считать, а результат счёта снимается с выходов триггеров. Поскольку счётчик четырёхразрядный, счёт идёт от 0 до 15, дальше счётчик сбрасывается.

Для организации работы входов E1, E2, D1..D4 используются входы R и S, сигналы на которые подаются через элементы И-НЕ и ИЛИ.

$e:\modeling\my\shema.png$

Моделирование схемы

Нумерация элементов

$e:\modeling\my\shema2.png$

Нумерация контактов

Временные диаграммы

Работа счётчика

На первом такте происходит установка всех триггеров в нулевое состояние с помощью входов E1 и E2. Далее происходит счёт импульсов со входа C. Результат счёта виден на выходах F1..F4.

$e:\modeling\my\time1.png$

$e:\modeling\my\time11.png$

Разработка обнаруживающего теста

Первый такт

$e:\modeling\my\tests\11.png$
Инициализация схемы. Устанавливаем E1 = 0 и E2 = 1, выходы устанавливаются в 0.

$e:\modeling\my\tests\12.png$

$e:\modeling\my\tests\13.png$

$e:\modeling\my\tests\14.png$
Второй такт

Проверяем входы D на константный 0. Для этого подаём на E1 = 1, E2 = 0, D1…D4 =1.

$e:\modeling\my\tests\21.png$ $e:\modeling\my\tests\22.png$ $e:\modeling\my\tests\23.png$
Третий такт

$e:\modeling\my\tests\31.png$ $e:\modeling\my\tests\32.png$

Четвёртый такт

Проверяем входы 5V и C на константный 0. На третьем такте устанавливаем режим работы счётчика.

$e:\modeling\my\tests\41.png$ $e:\modeling\my\tests\42.png$ $e:\modeling\my\tests\43.png$

Пятый-шестой такт

Проверяем входы D на константную еденицу. Отключаем питание, чтобы оно не приводило к некорректным переключениям. Теперь все триггеры работают отдельно. Устанавливаем выходы сначала в 1, а потом в 0 с помощью режимов.

$e:\modeling\my\tests\561.png$ $e:\modeling\my\tests\562.png$ $e:\modeling\my\tests\563.png$

Седьмой такт

Проверяем входы элементов И-НЕ на константную 1.

$e:\modeling\my\tests\71.png$ $e:\modeling\my\tests\72.png$ $e:\modeling\my\tests\73.png$

Восьмой такт

Проверяем вход И-НЕ 5 на константную 1.

$e:\modeling\my\tests\81.png$ $e:\modeling\my\tests\82.png$ $e:\modeling\my\tests\83.png$

Девятый такт

Проверяем вход И-НЕ 6 на константную 1.

$e:\modeling\my\tests\93.png$ $e:\modeling\my\tests\91.png$ $e:\modeling\my\tests\92.png$

Десятый такт

Проверяем вход И-НЕ 7 на константную 1.

$e:\modeling\my\tests\101.png$ $e:\modeling\my\tests\102.png$ $e:\modeling\my\tests\103.png$

Одиннадцатый такт

Проверяем вход И-НЕ 8 на константную 1.

$e:\modeling\my\tests\111.png$ $e:\modeling\my\tests\112.png$ $e:\modeling\my\tests\113.png$

Непроверенными остались входы J и K всех триггеров. Их невозможно проверить, так как для их проверки их надо разомкнуть и подавать разные потенциалы, а это невозможно в рамках указанной схемы.

Невозможна также проверка входов R, поскольку на них непосредственно подать сигнал невозможно, а входы E1 и E2, через которые на них подаются сигналы, также связаны со входами S. Проверить входы S было возможно с помощью входов D1..D4, но в случае входов R такой возможности нет, опять же нужно размыкание.

Итоговый тест:

$e:\modeling\my\tests\fulltest.png$

Вывод по проделанной работе.

Во время выполнения курсовой работы было проведено логическое моделирование цифрового устройства с последующим анализом правильности его функционирования и выявлением ошибки в первоначально заданной временной диаграмме. Далее была проведена разработка обнаруживающего теста для проверки неисправностей в реализуемом цифровом устройстве, определена его полнота и доработка его до требуемого качества.

В процессе выполнения работы были закреплены полученные знания при изучении раздела дисциплины по логическому моделированию и разработка тестов для обнаружения неисправностей в цифровых устройствах, а так же были приобретены практические навыки работы с современной автоматизированной системой логического моделирования «Мозаика».

Москва, 2011 г.