Проектирование узлов цифровой электронной техники

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛОВ 
ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ 
 
 
 
 
Методические указания к выполнению 
домашних заданий по курсу 
«Электротехника и электроника» 
 
 
 
Под редакцией И.А. Ломова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2009 

П78 

 
 
 
Рецензент С. А. Васюков 
 
Проектирование узлов цифровой электронной техники : 
метод. указания по курсу «Электротехника и электроника» / 
[В. Н. Атаманов, Н. А. Гулова, А. Б. Красовский, В. С. Семенов ; 
под ред. И. А. Ломова]. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 
2009. – 36 с. 
Приведены варианты домашних заданий по проектированию 
комбинационного и последовательностного устройств цифровой 
техники на интегральных схемах малой и средней степени интеграции, а также по проектированию микропроцессорной системы, 
отвечающей функциональным потребностям автоматов управления процессами. Представлены правила проектирования, необходимые справочные материалы и примеры выполнения заданий. 
Для студентов механико-технологических специальностей 
II курса факультета СМ и IV курса факультета РК. 
 
УДК 621.38 
ББК 32.85 
 
Учебное издание 

 
Атаманов Валерий Николаевич 
Гулова Неля Ахтамовна 
Красовский Александр Борисович 
Семенов Виктор Семенович 

 
Проектирование узлов цифровой электронной техники 
 
Редактор В.М. Царев 
Корректор М.А. Василевская 
Компьютерная верстка И.А. Марковой 

Подписано в печать 29.07.2009. Формат 60  84 1/16  
Усл. печ. л. 2,09. Тираж 1000 экз. Изд № 20. Заказ  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5. 

 
 МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 

УДК 
ББК 
 

621.38 
32.85 
П78 

ВВЕДЕНИЕ 

Важнейшим средством построения автоматов, управляющих 
различными техническими и технологическими процессами, является электронная техника. Большими возможностями обладает 
цифровая электронная техника, оперирующая с представлением 
информации в виде цифровых электрических сигналов. 
Основу элементной базы современной цифровой электронной 
техники составляют интегральные микросхемы (ИС) – типовые 
узлы с определенными функциональными свойствами. Такая элементная база определяет подход к разработке электронных устройств как к совокупности отдельных функциональных узлов.  
Рассматриваемые в домашних заданиях комбинационные и 
последовательностные устройства на ИС малой и средней степени 
интеграции, а также микропроцессорная система являются основными типами объединения микросхем, отвечающих функциональным потребностям автоматов управления процессами. 
Цель выполнения домашних заданий – ознакомление с проектированием типовых устройств цифровой электронной техники. 
Представлены данные из каталогов цифровых микросхем, приведены правила выполнения работ по проектированию и основные 
требования к оформлению конструкторской документации. 

ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ 

З а д а н и е  1. Спроектировать комбинационное устройство 
цифровой электронной техники для автомата управления технологической операцией. 
На вход устройства поступают однозарядные сигналы Х3, Х2, 
Х1 от датчиков. На выходе устройства формируется сигнал Р, используемый для управления некоторым исполнительным механизмом. Значение Р = 1 соответствует сочетаниям входных сигналов ХЗ, Х2, Х1, десятичные коды которых указаны в приложении 
(варианты заданий). Для остальных сочетаний Р = 0. 
При выполнении задания необходимо следующее. 
1. Изобразить проектируемое устройство как функциональный 
блок, указать входные и выходные сигналы. Составить таблицу 

истинности связи сигналов. Записать соответствующее логическое 
уравнение в совершенной дизъюнктивной нормальной форме 
(СДНФ). 
2. Минимизировать логическое уравнение. Рассчитать по этому уравнению значение Р для всех сочетаний входных сигналов. 
Изобразить логическую схему проектируемого устройства. 
3. Перевести минимизированное уравнение в базис И–НЕ. На 
основе этого уравнения построить электрическую принципиальную схему. 
4. Определить быстродействие проектируемого устройства. 
5. Разработать печатную плату и выполнить ее чертеж. 
З а д а н и е 2. Спроектировать последовательностное устройство цифровой электронной техники для автомата управления технологическим процессом. 
Последовательностное устройство – счетчик с произвольным 
порядком счета. На его вход сначала подается сигнал начальной 
установки (НУ), затем импульсы С, переводящие счетчик в последующие состояния. Выходными сигналами устройства являются 
Q3, Q2 и Q1. Их значения определяют положение (включенное и 
отключенное) трех органов производственного автомата на каждом такте выполнения технологической операции. 
Последовательность сочетаний сигналов Q3, Q2, Q1 как десятичных кодов задана в вариантах заданий. Первое сочетание должно устанавливаться после сигнала начальной установки. 
При выполнении задания необходимо следующее. 
1. Изобразить проектируемое устройство как функциональный 
блок, указать входные и выходные сигналы. Составить таблицу 
состояний проектируемого устройства, в которой должны быть 
представлены входные и выходные сигналы. Обосновать количество необходимых для построения триггеров JK или D, как указано в вариантах заданий. 
2. Выполнить проектирование, для чего построить таблицы 
переходов счетчика и управляющих сигналов триггеров. Осуществить минимизацию для построения комбинационных схем управления триггерами. 
3. Записать уравнения функционирования счетчика. 
4. Рассчитать по уравнениям и представить в таблице значения 
входных и выходных сигналов триггеров после сигнала начальной