4. Методика виконання розділів курсової роботи

4.1 Індивідуальне завдання

Індивідуальне завдання  на курсовий проект друкується на спеціаль­ному бланку (додаток Б), розміщується за титульним листом і до загальної кількості аркушів не входить.

Завдання на курсовий проект складається з таких основних розділів: дисципліна, ПІП студента, група, тема курсового проекту, термін здачі КП, вихідні дані до проекту, зміст пояснювальної записки, перелік графічних матеріалів, термін здачі про­екту.

Вихідні дані до проекту містять інформацію найбільш загального характеру про задачу проектування, достатню до здійснення аналізу предметної області.

Бланк завдання наведений у Додатку Б. 

4.2 Анотація

Анотація є першим після змісту розділом курсового проекту. Вона має бути стислою (не більшою за пів сторінки), інформативною і містити такі основні відомості про виконану роботу: яка задача розв’язана в проек­ті, якими методами, які нові рішення використані при її розв’язанні, які результати дало тестування здійсненої розробки, де можуть бути застосо­ва­ні результати курсового проектування. 

4.3 Вступ

У вступі надається стисла інформація про задум дослідження. Обґрунтовується актуальність теми курсового проекту, наводиться опис проблеми, об’єкту, предмета, мети і задач дослідження.

Наводиться постановка проблеми, вибраної для  роз­в’язання. Шля­хом критичного аналізу та порівняння з відомими розв’язками, обґрунто­вується необхідність використання систем прийнятті рішень, заснованих на нечіткій логіці, для розв’язання вибраної задачі.

Далі описується об’єкт дослідження – процес або явище, що пород­жує проблемну ситуацію, і досліджується в даному проекті.

Після цього в межах об’єкта виділяється та його частина, яка є без­по­се­редньо предметом дослідження. Саме предмет визначає тему курсово­го проекту, визначену на його титульній сторінці. У вступі необхідно описати, як розглядається об’єкт, які нові відношення, властивості, аспек­ти і функції розкриває виконання проекту?

Мета вказує на очікуваний результат виконання проекту. Задачі уточнюють, що конкретно необхідно зробити, для отримання ба­жаного результату.

Обсяг вступу складає дві – три сторінки. У ньому не наводять багато посилань на літературу, цитат. 

4.4 Вимоги до розділу „Розробка структурної схеми операційного пристрою”

Згідно з завданням до курсової роботи необхідно розробити структурну схему відповідного операційного пристрою. Потім описати кожен структурний вузол розробленої схеми. Надати його визначення, призначення, основні властивості і характеристики, функціональне позначення. Обов’язково повинні бути посилання на відповідні літературні джерела. 

4.5 Методика синтезу операційного пристрою

4.5.1 Приклад логічного синтезу тригерної комірки

Нехай задана таблиця переходів на три вхідних сигнали.

Дану тригерну комірку потрібно реалізувати за допомогою асинхронного тригера в базисі АБО-НІ.

Її логічне функціонування описується таблицею переходів:

Тоді, з огляду на те, яким повиннен бути стан тригерної комірки в залежності від комбінації вхідних сигналів (по таблиці переходів) перетворимо таблицю переходів наступним чином:

За допомогою діаграм Вейча мінімізуємо функції S і R в базисі АБО-НI, використовуючи для цього правила де-Моргана для функції S:

Для функції R •

В результаті логічного синтезу схема тригерної комірки буде виглядати наступним чином (рис. 4.1): 

Рисунок 4.1 – Схема тригерної комірки 

4.5.2 Приклад  синтезу операційних  пристроїв

4.5.2.1 Додавання, віднімання двійкових чисел і операції зсуву

Усі наявні СІС - суматори й АЛП - працюють із двійковими числами. Робота в інших системах числення (двійково-десятковому коді, у коді з залишком 3, коді Фибоначчи і т.д.)  забезпечується додатковою логікою і (або) додатковими циклами роботи двійкового сумматора. Додатні двійкові числа можна представити тільки одним способом, а від`ємні - трьома способами.

Старший значущий розряд вказує знак (0 = додатний, I = від`ємний). Інші розряди відбивають величину, що представляє позитивне число:

Це представлення чисел є зручним для множення і ділення, а також є бажаним для вираження вихідних і вхідних даних, але при операціях додавання і віднімання це незручно і тому використовується рідко.

Доповнення до одиниці (зворотний код) - від`ємні числа отримуються шляхом інверсії всіх розрядів їхніх позитивних еквівалентів. Старший значущий розряд вказує знак (0 = додатний, 1 = від`ємний). Таким чином, число - А представляється у вигляді (2ⁿ - А - 1). Доповнення до одиниці формується дуже просто, однак має деякі недоліки, серед яких відзначимо подвійне представлення нуля ("всі одиниці" або "усі нулі").

Доповнення до двох (додатковий код) -   це найбільш загальне представлення.  Його складніше сформувати, ніж доповнення до одиниці, але за допомогою даного коду вдається спростити операції додавання і віднімання. Доповнення до двох утворююється шляхом інверсії кожного розряду позитивного числа і наступного додавання одиниці до самого молодшого розряду (МЗР):

У такий спосіб, п-  розрядне слово може представляти число в діапазоні від +(2^n-1 - 1) до - (2^n-1), чотирирозрядне слово може виражати цифри від 011 = +7 до 1000 = -8.

Додавання додатних чисел відбувається безпосередньо, але . пeренесенню в розряд знака потрібно запобігти і розглядати це як переповнення. Коли складаються два від`ємних числа або від`ємне число з додатним, то робота суматора залежить від способу представлення від`ємного числа. При представленні останніх у додатковому коді додавання здійснюється просто, але необхідний додатковий знаковий розряд. Будь-яке перенесення за межі положення знакового розряду просто ігнорується. 

Якщо використовується доповнення до одиниці, то простіше операції, але перенесення із знакового розряду повинно використовуватись як вхідне перенесення до молодшого значущого розряду (МЗР). Це звичайно називається "циклічним перенесенням"

При відніманні з використанням додаткового коду (як доповнення до двох) арифметична дія виконується шляхом інвертування, тобто зворотнє кодування (доповнення до одиниці) віднімання і підсумовування, і переносу одиниці в молодший значущий розряд:

При використанні зворотного коду (як доповнення до одиниці) віднімання виконується шляхом інвертування, тобто зворотне кодування від'ємника і підсумовування, з використанням циклічного переносу.

Цікаво відзначити, що перенесення від знакового розряду виникає коли результат не змінює знак; у протилежному випадку перенесення немає – тобто розуміється  позика одиниці.

Для збереження чисел і виконання над ними операцій зсуву використовують регістри збереження і зсуву. Регістр збереження і зсуву зазвичай утворюється шляхом доповнення регістра збереження схемами, що виконують операцію зсуву. На таких регістрах здійснюється зсув двійкових чисел, двійкових кодів (кодів команд, констант і т.д.). Зсув двійкових чисел виконується убік старших і молодших розрядів (відповідно зсуву вліво і вправо). Аналогічно здійснюється і зсув двійкових кодів: уліво - від розряду зі старшим номером убік розряду з меншим номером, вправо - навпаки. Зсуви можуть здійснюватися на один або декілька розрядів одночасно В кожному із зазначених випадків кожен запам'ятовуючий елемент Т_і регістра повинен передати збережену інформацію на елемент Т_і+1, або Т_і-1 при зсуві на один розряд одночасно ( T_і+к або T_і-к- при зсуві на к розрядів одночасно).

Передача з тригера Т_і і зміна його стану не можуть відбуватися одночасно. Тому основні труднощі реалізації операції зсуву полягають у поділі в часі виконання зазначених етапів у кожному розряді регістра. У потенційній системі інтегральних елементів ці труднощі виключаються за рахунок використання синхронних двоступінчастих тригерів( КS , IK -тригерів) або синхронних тригерів з динамічним керуванням записом ( IK , D -тригерів). Внутрішня організація таких тригерів передбачає поділ у часі етапів прийому вхідної інформації і зміни вихідної. У них по передньому фронті синхронізуючого сигналу відбувається прийом інформації, а по задньому - вимір стану.

Будь-який регістр зсуву характеризується часом зсуву t_сдв на один або декілька розрядів одночасно. Цей часовий параметр дорівнює відрізку часу від моменту надходження імпульсу на змінну С до моменту встановлення зсуненого коду в регістрі.  З часової діаграми випливає (Рис. 4.3), що

                                                t_сдвt_и+t_зд.р.

Мінімально припустима тривалість t_и визначається динамічними параметрами використовуваних елементів зберігання.

Регістри зсуву, що забезпечують зсув вліво і вправо на п розрядів, називають реверсивними. Регістри зсуву можуть мати не один ланцюг зсуву, а декілька ланцюгів, кожен з яких забезпечує зсув, наприклад, на 1, 2, 4, 8 розрядів одночасно. Принципи побудови регістра і час зсуву при цьому не змінюються, збільшується лише обсяг логічного устаткування.

Числа можна представити багатьма різновидами кодів. Двійковий код - найбільш природний, найпростіший і один з найбільш часто використовуваних в обчислювальних системах високої швидкодії. Для зручності код групується в трирозрядні групи (восьмирічний код) або в чотирирозрядні (шістнадцатирічний код), але так як вони є усього лише різними способами інтерпретації бінарного коду, то всі його ознаки зберігаються.

Система різних числень, заснована на числі 10, використовується щодня. Для спеціальних цілей використовуються змішані системи числення (час, кути і т.д.). Це призвело до необхідності створити схеми перетворювачів з одного коду в іншій, наприклад, двійкового коду в двійково-десятковий, двійково-десяткового коду в двійковий і т.д.

Число вхідних розрядів і чисел, час перетворення і кількість основних логічних схем (можливо, навіть і мікропрограмуємих логічних схем) у системі є важливими факторами при виборі одного або багатьох існуючих методів перетворення кодів.                          

Рисунок 4.2 – Схема регістра зсуву 

Рисунок 4.3 – Часова діаграма роботи регістра 

Будь-який довільний код може бути перетворений у будь-який інший код за допомогою постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) як пошукової таблиці. Цей метод характеризується високою швидкодією при використанні біполярних ПЗП, однак у більшості випадків він невиправдано коштовний, тому що більшість кодів має визначену регулярність. Застосування декількох дешевих ППС для тієї ж мети може дати перевагу при даній регулярності і забезпечити одержання більш економічного рішення питання.

Наприклад, для перетворення двійково-десяткового коду в двійковий код кожен розряд двійково-десяткового числа можна виразити двійковим числом і, одержавши двійковий еквівалент двійково-десяткового коду, реалізувати отримані вихідні функції в заданому базисі. 

4.5.2.2 Схеми порівняння чисел

Компараторні схеми поділяються на два класи: компаратори ідентичності, що вказують на те, ідентичні два слова або ні, і компаратори величин, що вказують, котре з двох слів більше. Дані компаратори є більш складними, їм властива більш низька швидкодія.

Всі компаратори визначаються в двійкових термінах, але вони, очевидно, можуть бути використані з двійково-десятковим або іншим монотонним кодом без змін.

Очевидно, що послідовність розрядів не впливає на порівняння ідентичності.

Рівнобіжне порівняння ідентичності найбільш ефективно виконується за допомогою четвірки НІ ВИКЛЮЧНЕ АБО з виходами АБО-НІ або І-НІ. Конфігурація І-НІ діє швидше, але вимагає протилежні полярності двох операндов. Обидва способи ілюструються на рисунку 6.

Рисунок 4.4 – Компаратор ідентичності парелельний:

а) з елементом АБО-НІ на виході;

б) з виходом І-НІ 

З таблиці 4.1 легко синтезувати схему компаратора на 1 розряд. При порівнянні чисел можна порівнювати числа, починаючи зі старших розрядів, і передавати на вихід компаратора результат порівняння самих старших з незбіжних розрядів.

Таблиця 4.1 – Таблиця стинності стинностіного компаратора

4.5.2.4 Лічильники, дешифратори і шифратори

Лічильник − це последовнісна схема, в основі якої лежить регістр і яка у відповідь на імпульси на спеціальній лінії проходить через запропоновану послідовність станів. Оскільки будь-яка послідовна схема має лише кінцеву кількість станів, послідовність станів кожного конкретного лічильника або завершується деяким визначеним станом, або циклічно повторюється. Зупинимося на лічильниках з циклічно повторюваною послідовністю станів, що називаються ЛІЧИЛЬНИКАМИ ПО МОДУЛЮ. Термін „модуль” використовується також для позначення числа різних станів у рахунковій послідовності. Лічильники по модулю характеризуються як модулем, так і типом рахункової послідовності, що, зокрема, може бути двійковою, двійково-кодованою, десятковою, у коді Грея і т.д.

Двійковий лічильник являє собою сукупність тригерів, кожний з яких асоціюється з бітом у двійковому представленні числа. Якщо в лічильнику п тригерів, то число можливих станів лічильника дорівнює 2^п і, отже, його модуль також дорівнює 2

Коефіцієнт розподілу лічильника, що складається з тригерів типу Т , складає 2^п, тут п – число двійкових розрядів лічильника. В даний час використовується багато варіантів рахункових схем: асинхронні і синхронні, двійкові і десяткові, односпрямовані тільки зі збільшенням рахунка і двоспрямовані, рахунок у яких може збільшуватися або зменшуватися (такі лічильники називають реверсивними). Коефіцієнт лічильника може бути або постійним, або таким, що переключається. Основою кожної з цих схем служить лінійка з декількох тригерів. Розглянуті варіанти лічильників розрізняються схемою керування цими тригерами. Між тригерами додаються логічні зв’язки, призначення яких – заборонити проходження в циклі рахунка зайвих імпульсів.

Розширювати функції лічильників можна, видозмінюючи їхній ланцюг керування. Спочатку лічильники були асинхронними. В асинхронному режимі попередній тригер виробляє для лічильника тактові імпульси. Такі лічильники іноді називають лічильниками пульсації.

В синхронному лічильнику всі тригери одержують тактовий імпульс одночасно, оскільки їхні тактові входи з’єднуються паралельно. Тому тригери переключаються практично одночасно. У лічильнику пульсацій кожен тригер вносить у процес рахунка визначену затримку, тому молодші розряди результуючого коду з’являються на виходах тригерів неодночасно, тобто несинхронно з відповідним тактовим імпульсом.

Найчастіше наявне представлення інформації виявляється незручним для її безпосереднього використання. Необхідні в таких випадках перетворення часто виконуються логічними пристроями, називаними дешифраторами. Дешифратори відіграють важливу роль у мікрокомп’ютерних системах. Дешифратор основного типу, тобто дешифратор „1 з 2^п”, являє собою комбінаційну схему з п входами і 2-ма виходами. Кожна вихідна лінія однозначно відповідає одній з 2-х  можливих комбінацій вхідних сигналів. Для даної вхідної комбінації відповідна вихідна лінія приймає визначене значення, рівне, скажемо, логічній „1”, відмінне від значень на всіх інших вихідних лініях. Іншими словами, функція, що описує значення на кожній вихіднії лінії дешифратора, являє собою один стиннос від п вхідних змінних (або його доповнення).

Самий очевидний спосіб реалізації дешифратора полягає у використанні п –вхідного вентиля „І” для кожної вихідної лінії. На входи вентилів „І” подається відповідна комбінація значень вхідних змінних або їхніх доповнень.

Часто для більшої гнучкості в дешифратори додається ще одна вхідна лінія „дозвіл”, що керує усіма вихідними сигналами. Якщо на лінію „дозвіл” подати логічний „0”, то усі виходи одержать нульові значення, у протилежному випадку дешифратор працює звичайним чином.

Нижче приведена таблиця стинності дворозрядного дешифратора, що має входи Х_і і виходи У_і (табл. 4.2).

Таблиця 4.2 − Таблиця стинності дворозрядного дешифратора

На рисунку 4.5 приведене позначення дешифратора

Рисунок 4.5 − Умовне графічне позначення дешифратора 

Дешифратор виконує функцію, зворотну шифратору. Він має ( т -1) входів, п виходів і при подачі одиниці тільки на один з входів на виході з’являється двійковий код номера збудженого входу. 

4.5.2.4 Мультиплексори і демультиплексори

Мультиплексор − операційний вузол OEM, що має п адресних і т=2^п   інформаційних входів і здійснює мікрооперацію передачі сигналу (комутації сигналу) з того інформаційного входу, адреса якого встановлена на адресних входах, на вихід.

Мультиплексор реалізує логічну функцію:

де A_і- − адресні вхідні сигнали  ();

D_j − інформаційні входи і сигнали ();

K_j − конституента 1, тобто кон`юнкція всіх аргументів, номер якої дорівнює числу, утвореному двійковим кодом сигналу на адресних входах.

Такий мультиплексор називається мультиплексором із прямим виходом.  Вихід мультиплексора може бути інверсним. Тоді на цьому виході реалізується функція. Деякі різновиди інтегральних схем (ІС) мультиплексоров мають як прямий, так і інверсний виходи

Мультиплексор може мати вхід стробування С. Стробуємий мультиплексор виконує логічну функцію.

Вхід стробування можна використовувати для усунення помилкових сигналів на виході мультиплексора, що виникають при переключенні його логічних елементів, а також у якості додаткового адресного входу при нарощуванні мультиплексора.

Інтегральні схеми мультиплексорів будуються за лінійною схемою у відповідності (2). Варіант реалізації мультиплексора з 4-х ліній на одну вихідну (4-1) і його умовне позначення приведені на рисунку 4.6. Мультиплексор складається з дешифратора, кожен кон`юнктор якого має додатковий вхід для відповідного інформаційного сигналу D<sub>j</sub>; . Виходи кон`юнкторiв поєднуються за схемою АБО диз`юнктором. Час затримки поширення сигналу в мультиплексорi визначається затримкою ланцюга послідовно з'єднаних НI, I, АБО.

Мультиплексори широко застосовуються для побудови: комутаторів - селекторів цифрових сигналів; постійних запам'ятовуючих пристроїв ємністю 2^п х 1 біт; комбінаційних схем, що реалізують логічні функції; перетворювачів кодів (наприклад, рівнобіжного коду в послідовний або коду з одними вагами розрядів у код з іншими вагами розрядів) і інших вузлів.

т  - канальні стробовуємі мультиплексори можна використовувати для побудови (2   т) - канального мультиплексора. У загальному випадку для цього потрібно 2^к  т- канальних стробуємих мультиплексоров, дешифратор з   К входами і 2^к виходами і 2^к  - входовий логічний елемент АБО. 

Рисунок 4.6 −  Схема мультиплексора(а)і його умовне графічне позначення (б) 

4.6 Висновки

Робиться критично осмислений висновок щодо відповідності отри­маних резуль­татів завданню на курсову роботу.

У висновках перераховується, що нового, цікавого зробленого під час виконання курсової роботи. Ці розділи не повторюють анотацію, а доповнюють її, полегшуючи оцінку роботи. Доцільно починати окремі пункти словами: „досліджено”, „обґрунтовано”, „показано”, „спроектовано”, „розроблено”, „винайдено”, „реалізовано” і т. ін. 

4.7 Список літератури

Список літератури розташовують наприкінці роботи як важливе її доповнення. Його можна порівняти з кореневою системою, на яку спи­рається курсовий проект.

Обсяг і якість використаних інформаційних джерел показує, наскільки автор володіє основною, необхідною і сучасною інформацією. Після перегляду анотації і висновків, як правило знайомляться зі списком літератури, що одразу показує, яке місце займає робота в інформаційному потоці. Можна отримати гарні результати, витративши безліч часу, і не знати, що ці результати вже давно застаріли.

Використану літературу розміщують в порядку  посилання на неї в тексті. До списку включаються усі використані автором проекту літера­турні джерела незалежно від того, де вони опубліковані (в Інтернеті, окре­мому виданні, збірнику, журналі і т.ін.), на які є посилання у тексті кур­сового проекту.

У списку застосовується загальна нумерація літературних джерел.

При оформленні вихідних даних джерела вказуються прізвище та ініціали автора, назва роботи, місце і рік видання, загальний обсяг.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!