Курсовий проект з предмету "ЦТ і МПС" студента групи 1рсо-97 Бірюкова Сергія Миколайовича
Донецький технікум промислової автоматики
1999
Введення.
На практиці завжди була актуальна завдання відображення інформації у вигляді зручному для її зорового сприйняття. В даний час найбільш поширення набули напівпровідникові, вакуумні люмінісентние, газорозрядні та вакуумні розжарюваний індикатори. За допомогою пристроїв відображення можуть бути вирішені завдання сигналізації та індикації.
Сигналізація - це повідомлення людині про факт переходу контрольованої величини з однієї області значення в іншу.
Під час візуальної сигналізації основним технічним пристроєм є светоизлучающий елемент, який здійснює світловий вплив на людину (сигналізатори номінального напруги живлення, переходи якогось параметра за допустимі рамки, перегорання запобіжника і т.д).
Індикація - це уявлення про результати контролю та вимірювання.
Контроль, як правило, здійснюється за принципом - «більше - менше», «є - немає».
Контролюючими пристроями є пробники, не вимірюють напруги, опір і струм, а їх фіксують наявність або відсутність. У багаторівневих пристроях спостерігається перехід від контролю параметрів до його кількісної оцінки: у міру зростання тіла індукованих рівнів, вийдуть пристрій індикації з дискретним відліком значення величини.
Шкального індикатор може бути реалізований на окремих светоізолірующіх елементах, а так само на багаторозрядним цифровому індикаторі, де шкала складається з готельних сегментів. Індикатор можна класифікувати за принципом формування зображень на: знакомодулірующіх (ЗМІ) і знакосонтезтрующіх (ЗСІ). Прикладом ЗМІ є цифровий газорозрядний індикатор, зображення якого повторює форму 10 катодів. Будь-яке інше зображення отримати неможливо. У ЗСІ зображення виходить за допомогою мозаїки керованих елементів відображення, кожен з яких є перетворювачем "сигнал-світло"
Серед ЗСІ розрізняють: сегментні індикатори, елементи відображення яких є сегментами і згруповані в одне або кілька знакомест; матричні індикатори, елементи відображення яких утворюють матрицю. Сегменти ЗСІ можуть відображати лише цифри (цифровий ЗСІ) або цифри і букви російського і латинського алфавітів (буквено-цифрові ЗСІ).
У курсовому проекті передбачається розробка принципової електричної схеми динамічної цифрової індикації чотирьох десяткових цифр, на семисегментних напівпровідникових індикаторах.
1. Загальна частина.
Структурна схема пристрою динамічної індикації.
Структурна схема забезпечує динамічну індикацію 5х десяткових цифр на семисегментних напівпровідникових індикаторах. Введення інформації здійснюється паралельно в двійково - десятковому коді (тетрадами: одиниці, десятки, сотні, тисячі) (Рисунок1). Комутатор У1 забезпечує почергове підключення вхідної інформації. Перетворювач У2 двійково-десятковий (2-10) код перетворює в код семисегментного цифрового індикатора. Счечік У3 безперервно підраховує вхідні імпульси, що подаються від генератора GT, коефіцієнт перерахунку лічильника N = 5. Кожен стан лічильника У3 дешифрує дешифратор У4, підключаючи відповідний індикатор.
2. Розрахункова частина.
2.1 Розробка принципової схеми комутатора У1
Виконаємо синтез мультиплексора, що комутує n = 5 інформаційних входів. Число адресних входів А визначаємо із співвідношення n ≤ 2А, де А - число розрядів адреси (або число адресних входів). Так, для n = 5 А = 3 (А1, А2 і А3).
Наведемо таблицю істинності необхідного мультиплексора і його умовне графічне зображення.
Таблиця 1 - Таблиця істинності мультиплексора.
| Адресні входи | Виходи | ||
| А3 | А2 | А1 | Q |
0 0 0 0 1 | 0 0 1 1 0 | 0 1 0 1 0 | D0 D1 D2 D3 D4 |
Рисунок 2 - Умовне графічне зображення мультиплексора
Запишемо логічну функцію виходу Q в СДНФ
Q = D0 ∙ A3 ∙ A2 ∙ A1v D1 ∙ A3 ∙ A2 ∙ A1v D2 ∙ A3 ∙ A2 ∙ A1v D3 ∙ A3 ∙ A2 ∙ A1v D4 ∙ A3 ∙ A2 ∙ A1
Зробимо побудова логічної схеми мультиплексора за отриманою логічної функції виходу Q.
А3А2А1А3А2А1
| 1 |
| & |
| & |
| 1 |
| 1 |
| 1 |
A2
Q
A1
D0
D1
| & |
D2
| & |
| & |
D4
Малюнок 3 - Логічна схема мультиплексора.
Зробимо вибір мікросхеми мультиплексора з числом інформаційних входів D не менш заданого числа n = 5, використовуючи "Додатки методичних завдань до курсового проекту". Вибираємо мікросхему К155КП7
Малюнок 4 - Мікросхема мультиплексора К155КП7.
Викреслити повну схему комутатора на мікросхемі К155КП7
з виходів
лічильника
Малюнок 5 - Принципова схема комутатора.
2.2 Вибір мікросхеми перетворювача У2 двійково-десяткового коду в код цифрового індикатора
Для перетворення двійково-десяткового коду в код семисегментного індикатора застосовуємо мікросхему дешифратора К514ІД1
Малюнок 6 - Мікросхема перетворювача К514ІД1.
Наведемо таблицю істинності перетворювача.
Таблиця 2 - Таблиця істинності перетворювача.
| Цифра | Двійковий код 8421 | Стан елементів (A, B, C, D, E, F, G) і значення керуючих сигналів (У1 ... У7) | |||||||||
| X4 | X3 | X2 | X1 | A | B | C | D | E | F | G | |
| У1 | У2 | У3 | У4 | У5 | У6 | У7 | |||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
2.3 Підключення семисегментних індикаторів.
Сигналом з виходів A - G перетворювача У2, керуючі світінням сегментів індикатора, подаються паралельно на входи індикаторів А - Q, тобто вихід А перетворювача підключається до входу А кожного індикатора і т.д. Як індикатор використовуємо АЛС324
Схема підключення семисегментних індикаторів (АЛС).
від виходів
дешифратора
2 .4 Вибір мікросхеми двійкового лічильника.
Двійковий лічильник У3 підраховує тактові імпульси генератора. Число індикованих цифр представлено кількістю індикаторів у схемі n = 5 і визначає коефіцієнт перерахунку четчіка N. Крім того, число розрядів лічильника дорівнює числу адресних входів мультиплексорів.
Cоставім таблицю і викреслив діаграму станів лічильника з N = n = 5
Табліца3 - Таблиця стану лічильника.
| Вхідний імпульс | Двійковий код на виходах. | ||
| 4 | 2 | 1 | |
0 1 2 3 4 5 | 0 0 0 0 1 0 | 0 0 1 1 0 0 | 0 1 0 1 0 0 |
1 2 3 4 5
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 0 | ||||||
| 0 0 | 1 січня | 0 0 |
Рисунок 8 - Діограмма станів лічильника.
Виберемо мікросхему двійкового лічильника К155ІЕ5.
Рисунок 9 - Мікросхема двійкового лічильника К155ІЕ5.
Для забезпечення N = 5 необхідно, щоб при появі на виходах двійкового коду 0101 (2) = 5 (10) всі тригери лічильника звернулися в "0". Для цього необхідно ввести ланцюга зворотного зв'язку з виходів лічильника, відповідних N = 5, в даному випадку подати вихід 4 на схему скидання.
2.5 Синтез дешифратора У4.
Дешифратор У4 в розробляється схемою формує номер (адреса) Bluetooth індикатора. Сигнал з виходу дешифратора є упровляющім для індикатора, тому підключення здійснюється до входу S. Складемо таблицю істинності дешифратора з урахуванням заданого n = 5
Таблиця 4 - Таблиця істинності дешифратора.
| Виходи | N Вих. | ||
| Х3 | Х2 | Х1 | |
0 0 0 0 1 | 0 0 1 1 0 | 0 1 0 1 0 | 0 1 2 3 4 |
Запишемо логічні функції виходів через операцію І, а також через операцію І-НЕ.
У0 = Х3 × Х2 × Х × 1 У0 = Х3 × Х2 × Х × 1
У1 = Х3 × Х2 × Х1 У1 = Х3 × Х2 × Х × 1
У2 = Х3 × Х2 × Х1 У2 = Х3 × Х2 × Х × 1
У3 = Х3 × Х2 × Х1 У3 = Х3 × Х2 × Х × 1
У4 = Х3 × Х2 × Х1 У4 = Х3 × Х2 × Х × 1
Х3Х2 Х1Х3Х2 Х1
| & |
| 1 |
| & |
| 1 |
| 1 |
| & |
| & |
У4
| & |
Рисунок 10 - Логічна схема дешифратора в базисі І, АБО, НЕ
Х3Х2 Х1Х3Х2 Х1
| & |
| & |
| & |
| & |
| & |
| & |
| & |
| & |
Малюнок 11-Логічна схема дешифратора в базисі І - НЕ.
Виробляємо вибір дешифратора.
Рисунок 12 - Мікросхема дешифратора К155ИД1.
2.6 Принципова електрична схема пристрою динамічної цифрової комутації.
Схема забезпечує індикацію 5 десяткових цифр на семисегментних напівпровідникових індикаторах. Введення інформації здійснюється паралельно в двійково-десятковому коді (тетрадами: одиниці, десятки, сотні, тисячі).
Комутатор У1 забезпечує почергове підключення вхідної інформації у відповідності з адресою, що надходять з виходів лічильника У3, коефіцієнт перерахунку якого дорівнює 5.
Двійкове комутації на виході лічильника відображають його стан при надходженні вхідних імпульсів від генератораGТ. Перетворювач У2 двійково-десятковий код перетворює в код семисегментного цифрового індикатора, що надходить одночасно на всі індикатори. Номер підключається індикатора задається в двійковому коді з виходів лічильника У3, який потім дешифрує дешифратором. Виходи дешифратора підключаються до входів S індикаторів У5 (DD6 - DD9), забезпечуючи підключення відповідного індикатора. Час підключення індикатора дуже мало (10 - 15 мсек.), Воно підібрано таким чином, щоб не було помітно "мигання" індикаторів для людського ока і визначається тактовою частотою генератора GТ.
Для того щоб "висвітити" четверту цифру, необхідно отримати з лічильника адресу 001. При цьому інформація 0101, відповідна цифрі "5" передається на виходи Q мультиплексорів і далі на вхід перетворювача У2. Перетворювач перетворює двійковий код в код семисегментного індикатора, інформація з якого надходить на індикатори. У даний момент часу підключиться тільки перший індикатор, тому що двійковий код 001 з виходів лічильника дешифрує дешифратор У4 і видає активний сигнал на нульовий вихід.
Список літератури
Колобеков Б.А., мамзель І.А. Цифрові пристрої і мікропроцесорні пристрої .- М: Радіо і зв'язок, 1978
Єрьоміна О.М. Основи дискретної автоматики. - М: Радіо і зв'язок, 1981
Мальцева Л.А. та ін Основи цифрової техніки. - М: Радіо і зв'язок, 1986 (масова радіо бібліотека)