Разработка функциональной схемы устройства

Определим основные блоки, из которых будет состоять устройство, введем их условное обозначение (условное обозначение блоков вводится самостоятельно).

Ввод числа и паритета будет осуществлять блок ввода (БВв). Сравнение чисел и определение наибольшего числа будет осуществляться в операционном блоке (ОБ). Вывод результата на внешнюю шину будет осуществляться блоком вывода (БВыв). Управление всем устройством будет выполнять блок управления (БУ).

Определим функциональный состав блоков в соответствии с алгоритмом работы устройства и определенными ранее управляющими сигналами.

1. Операционный блок (ОБ). Должен обеспечивать сравнение числа А и А_maх, формирование признаков того, что А>А_maх, А<=А_maх, передачу этих признаков в блок управления.

Функциональный состав ОБ. Он должен иметь модуль сравнения чисел (МСр А и А_maх), модуль формирования признака А>А_maх (МФПр А>А_maх), и модуль формирования признака А<=А_maх (МФПр А<=А_maх).

Рисунок 2.2 – Алгоритм работы устройства

2. Блок ввода (БВв). Должен обеспечивать подключение к внешней шине ввода на момент ввода числа и паритета, последовательный ввод 16-ти разрядного числа А, начиная со старшего разряда; последовательный ввод бита паритета (П_вв), передаваемого за числом; отключение от внешней шины ввода; хранение введенного числа; хранение бита паритета; передачу числа в операционное устройство; передачу паритета на блок сравнения паритетов.

Определим функциональный состав БВв. Он должен иметь модуль, обеспечивающий подключение/отключение от внешней шины ввода (Zвв), модуль хранения введенного числа А (назовем его МХрА), модуль хранения введенного паритета (назовем его МХрПвв).

3. Блок вывода (БВыв). Должен обеспечивать прием результата с операционного устройства; хранение промежуточного результата; формирование обратного кода результата, если задан вывод в обратном коде; подключение к внешней шине вывода на момент вывода результата, вывод результата, отключение от внешней шины вывода.

Определим функциональный состав Бвыв. Он должен иметь модуль подключения/отключения от внешней шины вывода (Zвыв), модуль хранения промежуточного и конечного результатов Аmax (назовем его МХрАmax), модуль формирования обратного кода числа (МФОбК).

4. Блок сравнения паритетов (БСрП) должен обеспечивать прием введенного паритета (П_вв) с блока ввода, расчет паритета введенного числа (П_расч), сравнение паритетов, формирование признаков «=» или «≠», передачу этих признаков в блок управления.

Определим функциональный состав БСрП. Он должен иметь модуль определения П_расч введенного числа (МПрасч), модуль сравнения паритетов (МСрП), модули формирования признаков: «=»,«≠»

5. Блок управления должен обеспечивать прием признаков от блока сравнения паритетов, формирование управляющих сигналов (приведены выше), передачу управляющих сигналов в последовательности, обеспечивающей алгоритм работы устройства, на все блоки устройства.

Работа блока управления обеспечивается некоторой последовательностью тактовых импульсов, передаваемых генератором тактовых импульсов (ГТИ).

Для организации определения количества обрабатываемых чисел N (вводятся в двоичном коде вручную с переключателей) необходимо иметь модуль из 4-х внешних переключателей (МВвN).

Для организации циклической работы предусмотрим наличие в блоке управления модуля счетчика циклов (СчN), в котором будет сохранено число N, введенное в МВвN.

Предусмотрим также внешний переключатель, обеспечивающий определение вывода числа в прямом или обратном коде (Пр/Об). Для обеспечения формирования обратного кода результата предусмотрим наличие в блоке управления модуля хранения признака Пр/Об. (МХрППр/Об), введенного переключателем.

Предусмотрим переключатель «СТАРТ», обеспечивающий запуск устройства.

Для работы устройства необходим блок питания (БП).

При графическом изображении управляющих сигналов будем придерживаться следующего условия: сигналы, формируемые БУ и передаваемые на конкретный блок, например БВв, изображаются последовательно сверху вниз.

Функциональная схема устройства приведена на рисунке 2.3.

Функциональная схема, оформляемая в виде графического материала, должна быть выполнена согласно требованиям, изложенным в подразделе 1.9 данного пособия.

ВНИМАНИЕ: чтобы избежать ошибок при разработке принципиальной схемы и диаграммы работы устройства, описывайте последовательность его работы наиболее полно.

В дальнейшем, при разработке принципиальной схемы, может возникнуть ситуация, когда выбор определенной микросхемы позволит отказаться от наличия некоторых функциональных модулей или узлов, определенных на этапе разработки функциональной схемы. Может также возникнуть ситуация, когда некоторые управляющие сигналы станут излишними либо их будет недостаточно.

Рассмотрим отличия, которые будет иметь функциональная схема в зависимости от исходных данных к проекту.

1. В примере рассмотрен вариант, когда вводимая информация является цифровой. В случае, когда вводимая информация будет являться аналоговой (прием информации осуществляется с первичного преобразователя, например датчик температуры, давления и т.д.), БВв устройства должен содержать модуль преобразования аналоговой информации в цифровую информацию (МПрА-Ц). В данном случае будет отсутствовать модуль ZВв. Условия корректного приема информации будут определены иначе (не паритет). Это может быть требование повторного ввода информации и сравнение с ранее принятой информацией в указанном диапазоне допусков. Для данного варианта должны быть определены новые управляющие сигналы в части ввода информации. Например, это могут быть сигналы «ПРИНЯТЬ АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ», «ПРЕОБРАЗОВАТЬ В ЦИФРОВОЙ», «ОПРЕДЕЛИТЬ Δ», «СРАВНИТЬ С ΔДОП.».

2. В случае, если вывод информации необходимо осуществить в аналоговом виде, БВыв должен содержать модуль преобразования цифровой информации в аналоговую информацию (МПрЦ-А). В данном случае будет отсутствовать модуль ZВыв.

3. В случае, если разрядность входной (или выходной) шины не совпадает с разрядностью обрабатываемых устройством данных, необходимо показать последовательность ввода (вывода) N-разрядных данных по m-разрядной шине и предусмотреть соответствующие управляющие сигналы. Например, если ввод (вывод) осуществляется с 4-х разрядной шины, то необходимо предусмотреть 4 управляющих сигнала ввода (вывода).

4. Темы курсовых проектов могут отличаться от рассматриваемой. Однако все устройства содержат в своем составе блоки управления, ввода, вывода, операционный блок. Выполняемая операция может быть разной, например, кодирование принятой информации указанным кодом, декодирование информации из указанного кода, выполнение некоторого набора логических или арифметических действий, измерение данных, сравнение чисел, накопление некоторой величины (накапливающий сумматор) и т.д.

Рисунок 2.3 – Функциональная схема устройства