Логическое проектирование и минимизация

Логическое проектирование и минимизация Содержание Введение 1. Обзор методов логического проектирования и минимизации 1.1 Нормальные формы логических функций 1.2 Общие сведения о минимизации логических функций 1.3 Расчётный метод минимизации 1.4 Расчётно-табличный метод минимизации 1.5 Табличный метод минимизации 2. Возможности программы моделирования Electronics Workbench 2.1 Общие сведения об Electronics Workbench 2.2 Интерфейс Electronics Workbench 2.3 Свойства и параметры измерительной аппаратуры, используемой в работе 3. Математические модели и эквивалентные схемы в программе логического проектирования 4. Разработка логических схем практикума 4.1 Схема цифрового автомата 53 4.2 Цифровой компаратор 2-х разрядного кода 4.3 Дешифратор 4-х разрядного адреса 4.4 Схема контроля чётности 5. Методические указания 5.1 Описание лабораторной установки 5.2 Предварительное расчётное задание 5.3 Рабочее задание 5.4 Контрольные вопросы 6. Методические рекомендации по быстрому знакомству с программой 6.1 Работа с HELP, проблема языка и русификация 67 6.2 Об окне Description 6.3 Возможности получения твёрдой копии и подготовки отчёта 6.4 Демонстрационная версия 7. Организационно-экономическая часть 7.1 Организация НИР 7.2 Расчёт затрат 7.3 Обоснование социально-экономической эффективности разработки 8. Экология и охрана труда 8.1 Общие сведения об электромагнитных полях 8.2 Методика проведения исследования 87 Заключение 91 Список используемой литературы 93 Введение Лабораторный практикум является обязательным компонентом обучения во всех электронных курсах, читаемых на кафедре Технической электродинамики и электроники МГИРЭА ТУ . Во время практикума студенты закрепляют теоретические знания практической работой с электронными схемами, учатся работать с контрольно-измерительной аппаратурой, приобретают исследовательские навыки.

В связи с динамическим изменением элементной базы электроники, измерительной аппаратуры, электронный практикум должен своевременно обновляться и совершенствоваться.

Дело это трудоемкое и достаточно дорогое, особенно в нынешних условиях.

При всех несомненных достоинствах существующего практикума имеется довольно много замечаний, которые в силу объективных и субъективных трудностей практической реализации не решены на сегодня 1 Современная полупроводниковая и интегральная элементная база очень чувствительна к перегреву, перенапряжению, статическому электричеству, имеет миниатюрные размеры и поэтому требует сложной, дорогой технологической оснастки для реальной работы с современными электронными схемами.

Использование вредных химических веществ при монтаже требует соответствующего оборудования помещения тоже не дешевого . 2 Работа с современными быстродействующими компонентами требует постоянного обновления дорогой и сложной контрольно-измерительной аппаратуры. Современная аппаратура сложна, требует высокой квалификации исследователя и мало приспособлена для студенческого практикума. 3 Целый ряд исследований невозможно выполнить из-за уникальности необходимой аппаратуры исследование фазовых характеристик, спектральных характеристик, нелинейных характеристик, исследование влияния температуры на работу электронного устройства и т.д 4 В существующем практикуме отсутствует возможность диагностики неисправности электронного устройства, обучения навыкам ремонта электронных схем, пуско-наладочных работ, то есть тех обязательных навыков, которыми обязан владеть электронщик при разработке и эксплуатации электронной аппаратуры. 5 В разработке современной электронной аппаратуры все шире используется вычислительная техника, системы автоматического проектирования, интеллектуальная диагностика работоспособности устройств.

Это направление совершенно не представлено в существующем практикуме. Перечисленные замечания конечно не полностью описывают проблему.

Поэтому актуально стоит поиск альтернативных методических направлений обучения электронным дисциплинам.

Одно из таких направлений рассмотрено в данной работе - использование в лабораторном практикуме компьютерного моделирования на базе программного пакета Electronics Workbench фирмы Interactive Image Technologies Ltd. Canada. Этот пакет представляет законченную среду shell разработки электронных схем с интуитивным простым интерфейсом, близким для электронщика.

Название пакету выбрано точно - в переводе - рабочий стол электронщика.

У этого пакета имеется целый ряд достоинств, привлекающих внимание 1. Оригинальный простой графический редактор, позволяющий достаточно просто рисовать на экране практически любые электронные схемы в привычном изображении. 2. Большая библиотека современных электронных компонент, дискретных, интегральных аналоговых, цифровых и смешанных аналогово-цифровых.

Библиотека открытая, легко может пополняться новыми элементами, в том числе и отечественными. 3. Богатая библиотека электронных схем, позволяющая использовать готовые практические разработки и легко модернизировать под конкретную задачу.

Библиотека открытая, позволяет пополнение как за счет новых разработок, так и за счет подключения библиотек более ранних версий. 4. Великолепный набор виртуальных измерительных приборов, позволяющих выполнить любое электрическое и не только электрическое измерение. Работа с этими измерительными приборами максимально приближена к работе с реальными приборами.

Подключив виртуальный прибор к любой точке схемы можно получить исчерпывающую информацию о процессах в данном узле. 5. Простой по интерфейсу набор моделирующих средств, позволяющий помимо традиционного моделирования электронной схемы по постоянному и переменному току, повести моделирование спектральных, нелинейных, амплитудно-частотных, фазо-частотных характеристик, влияние температуры на отдельные компоненты и на схему в целом, возможность сканирования sweep любых параметров компонентов, параметров источников сигналов и питания.

Достаточно просто можно выполнить вероятностный анализ работы схемы с различными законами распределения параметров. 6. Большие возможности документирования исследования, получение твердой копии как электрической схемы, параметров моделирования, информации с экрана измерительной аппаратуры, хорошо оформленных графических результатов исследования. 7. Поразительно низкие требования, предъявляемые к компьютеру.

Возможна работа начиная с 386 модели. 8. Не требует знаний по программированию. Требуется лишь знакомство со средой Windows. Интуитивный интерфейс позволяет быстро даже неподготовленному пользователю буквально за полчаса познакомится с основами и приступить непосредственно к электронным исследованиям. 9. Нельзя не упомянуть обширный, тщательно подготовленный Help, обеспечивающий как контекстную помощь по меню, компонентам, опциям моделирования, так и общие вопросы моделирования, возможные ошибки.

Достоинств в этом пакете больше, чем перечислено и о них еще будет говориться в процессе разработки лабораторного практикума. Однако то, что перечислено, позволило среди множества известных пакетов электронных CAD ов Computer Aided Design выбрать именно Electronics Workbench как наиболее подходящий для использования в лабораторном практикуме. В настоящее время всё большее количество студентов получает доступ к персональным компьютерам.

Возрастает количество компьютеров на кафедрах и в лабораториях институтов, растёт и число студентов, имеющих компьютеры дома. Следовательно российские учебные заведения уже заинтересованы в появлении компьютерного лабораторного практикума. Таким образом объективные экономические причины для разработки компьютерного моделирования лабораторных работ уже есть. В этой связи имеет смысл начать разработку моделирования лабораторных работ средствами вычислительной техники, тем более что программы появляющиеся на российском рынке программного обеспечения позволяют сделать это моделирование не менее наглядным чем работа на реальных стендах. 1.

Обзор методов логического проектирования и минимизации

Поскольку эти элементы образуют функционально полный набор, то с их по... 1.1 . Обзор методов логического проектирования и минимизации. Обычно логическое проектирование выполняется в следующей последователь... Термин логическое проектирование охватывает целый комплекс проблем, во...

Нормальные формы логических функций

табл. И, наконец, форма называется совершенной, так как все её члены имеют в... Пользуясь сформулированными правилами и таблицей 1.1 для полусумматора... 1.1 Функциональная схема полусумматора. С функциональной точки зрения обе схемы полностью тождественны, хотя п...

Общие сведения о минимизации логических функций

Однозначность соответствия формы логической функции и параметров реаль... Это обстоятельство практически не накладывает особых ограничений, поск... 1.3. Отметим, что все конституенты функции 1.5 участвовали хотя бы в одном ... Следует также остановится подробнее и на случае, когда исходной формой...

Расчётно-табличный метод минимизации

Расчётно-табличный метод минимизации. Поэтому сразу же запишем исходную функцию в сДНФ fcднф x1x3 x2x3 x1x2 ... 1.3 . Если требуется представить на карте Карно логическую функцию, заданную... Логическую функцию большого числа переменных можно представить в виде ...

Возможности программы моделирования Electronics Workbench

Возможности программы моделирования Electronics Workbench 2.1

Общие сведения об Electronics Workbench

При развертывании изображения лицевой панели прибора на весь экран с п... Для очистки сохранения и загрузки последовательностей слов используютс... Генератор слов может быть синхронизирован как изнутри своими временным... В левой части панели управления логического анализатора см.рис.2.4 рас... Чтобы выполнить эту операцию при имеющемся в окошке панели управления ...

Математические модели и эквивалентные схемы в программе логического проектирования

Самая общая динамическая модель ЛЭ И-НЕ, имеющего два входа, представл... Рассмотренная модель является наиболее сложной и пригодна для описания... Модель с переменной задержкой можно представить в несколько ином виде ... Тогда функция f v x3 x3 1, т.е. Динамические модели ЛЭ и предназначены для формализации исследования п...

Разработка логических схем практикума

Разработка логических схем практикума Представленные ниже электрические схемы являются примерами схем синтезируемых в ходе выполнения лабораторной работы. 4.1

Схема цифрового автомата

Схема цифрового автомата Рис.4.1 Логическая схема к 1-му варианту Схема изображённая на рис.4.1 представляет из себя цифровой автомат с 4-мя входами A, B, C и D и выходом Y реализующий логическое уравнение Y ABC BCD BCD ABCD Настоящая схема реализована в базисе И-НЕ при помощи логического конвертора. 4.2

Цифровой компаратор

х разрядного кода а б Рис.4.2 Схема цифрового компаратора ко 2-му вари... Для контроля правильности работы компаратора в обе схемы введены генер... Цифровой компаратор. Это сделано для получения более наглядной картинки на экране панели уп... Реализуемая им логическая функция имеет вид Y 1 если A B Схема реализо...