РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ

0

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра микропроцессорной управляющей вычислительной техники

 

 

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ

 

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Функциональные узлы цифровых устройств»

051000.62            01. ПЗ

 

 

 

 

 

 

Разработчик:

 

студент группы ЗКТэ –302с

Ситдиков Камиль Гайфиевич

Руководитель работы:

Рыжкова Татьяна Валерьевна

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

  1. Задание на курсовое проектирование. 3
  2. Метод решения поставленной задачи. 4
  3. Расчет тактового генератора на заданную частоту импульсов. 5
  4. Расчет устройства начальной установки. 6
  5. Условные графические обозначения, характеристики и параметры микросхем и электронных элементов, использованных в разработанном устройстве. 7

Справочная литература. 13

ПРИЛОЖЕНИЕ. 14

 


  1. 1. Задание на курсовое проектирование

Необходимо разработать устройство формирования управляющих сигналов с «жесткой» логикой работы. Структурная схема устройства приведена на рисунке 1.

Устройство должно содержать генератор тактовых импульсов, рассчитанный на заданную частоту, и формирователь, вырабатывающий в цикле из восьми тактов работы генератора, пять управляющих сигналов с заданными временными диаграммами. Устройство должно работать циклически, последовательно повторяя вид сигналов в каждом цикле из восьми тактов. Необходимо также предусмотреть начальную установку устройства при запуске, чтобы после подачи питающего напряжения на микросхемы и элементы устройства, выработка управляющих сигналов начиналась с первого рабочего такта.

Генератор тактовых сигналов

Устройство начальной установки

Формирователь управляющих сигналов

Тактовые импульсы

Ти

Управляющие сигналы

Ту

Импульс начальной установки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Структурная схема устройства формирования управляющих сигналов с «жесткой» логикой работы.

Частота тактовых импульсов равна fT=0,2 МГц, а вид временных диаграмм управляющих сигналов, в соответствии с их номерами, приведен на рисунке 2.

 

 

Рисунок 2 - Временные диаграммы управляющих сигналов в

цикле из восьми тактов.

 

2. Метод решения поставленной задачи

Формирователь управляющих сигналов построен на основе счетчика и мультиплексоров. Для получения требуемого выходного сигнала достаточно объединить по ИЛИ соответствующие временным диаграммам сигналы на входе мультиплексора и подать на них высокий уровень, для этого подключим его к выходу элемента НЕ, вход элемента НЕ подключён к общему проводу схемы, что обеспечивает на его выходе высокий уровень. Остальные входы подключить к общему проводу (низкий уровень). Таким образом, при каждом переключении счетчика сигналами тактового генератора происходит опрос состояния входных сигналов мультиплексора и соответственно формирование сигнала на выходе.

Например, для получения сигнала Y1 объединим входы (D4, D5, D6) мультиплексора  DD3 и соединим с землей. Переключение входов осуществлено сигналом со счетчика DD1.

 

Рисунок 3 - Формирователь управляющего сигнала Y1 на основе мультиплексора.

Остальные управляющие сигналы устройства формируются аналогичным образом.

 

  1. Расчет тактового генератора на заданную частоту импульсов

Тактовый генератор может быть построен на любых инвертирующих элементах. В данном случае генератор построен на логических элементах НЕ DD2.1, DD2.2 и DD2.3.  Резистор R1 служит для смещения рабочей точки элемента DD2.3 на крутой участок передаточной характеристики, тем самым обеспечивая самовозбуждение, одновременно, вместе с конденсатором С1 служит времязадающим элементом. Для получения крутых фронтов и инвертирования сигнала к выходу тактового генератора подключен элемент  НЕ DD2.3 (рисунок 3).

Период выходного сигнала генератора работающего по такой схеме определяется по формуле:

, где   , отсюда

Частота сигнала:

F=1/T;

Задаёмся величиной R1=360 Ом;

Частота сигнала:

 

Рассчитываем емкость конденсатора С1:

 

 

 

Примем значение емкости конденсатора С1=240 пФ  из ряда Е24.

 

  1. Расчет устройства начальной установки

Для того чтобы после подачи питающего напряжения на микросхемы и элементы устройства, выработка управляющих сигналов начиналась с первого рабочего такта разработаем устройство начальной установки на элементах C2R2DD2.4. При включении питания конденсатор начинает заряжаться, как только напряжение на нем повысится до порогового уровня инвертор DD2.4 переключается и сигнал сброса поступает на входы R1 счетчика DD1 и обнуляет его.

Параметры устройтсва начальной установки определяются из соотношения:

где  - время задержки переключения счётчика.

Примем R2=390 Ом, тогда емкость конденсатора

Примем значение ёмкости конденсатора С2=1 нФ.

 

5. Условные графические обозначения, характеристики и параметры микросхем и электронных элементов, использованных в разработанном устройстве.

Для реализации устройства используем интегральные схемы серии К15533, выполненные на основе ТТЛШ. Предназначены для построения узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматики среднего быстродействия (до 25 МГц).

КР1533ЛН1

КР1533ЛН1 - шесть логических элементов НЕ со стандартным логическим выходом (рисунок 4).

Рисунок 4

 

 

Параметры КР1533ЛН1

Обознач.

Наименование параметра

Не более

Ед.Изм.

UOL

Выходное напряжение высокого уровня

4,5

В

UOH

Выходное напряжение низкого уровня

0,4

В

IIH

Входной ток высокого уровня

20

мкА

IIL

Входной ток низкого уровня

1,5

мА

IO

Выходной ток высокого уровня

1,5

мА

UDCI

Прямое падение напряжения на антизвонном диоде

1-1,51

В

ICCH

Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения

0,6

мА

ICCL

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

2,2

мА

 

КР1533ИЕ5

Микросхема  КР1533ИЕ5 - представляет собой четырехразрядный двоичный счетчик и содержит четыре триггера, срабатывающих по отрицательному фронту на информационных входах, а также дополнительные связи, реализующие в микросхеме две секции: счетчик-делитель на два и трехразрядный счетчик-делитель на восемь. Каждая секция может использоваться отдельно, а для получения 4-х разрядного счетчика используется внешняя связь выхода счетчика-делителя на два со входом трехразрядного счетчика (рисунок 5).

Рисунок 5

Параметры КР1533ИЕ5  

Обознач.

Наименование параметра

не более

Ед.Изм.

UOL

Выходное напряжение высокого уровня

 4,5

В

UOH

Выходное напряжение низкого уровня

0,5 

В

IIH

Входной ток высокого уровня

20

мкА

IIL

Входной ток низкого уровня

1,5

мА

IO

Выходной ток высокого уровня

1,5

мА

UDCI

Прямое падение напряжения на антизвонном диоде

1-1,51

В

ICC

Ток потребления при низком уровне выходного напряжения

13

мА

 

Мультиплексор К155КП7

Микросхема К155КП7 — мультиплексор, отличающийся от К155КП5 входом разрешения E и комплементарными выходами Y и Y. Если на входе E присутствует напряжение высокого уровня, то напряжение на выходе Y — высокого уровня, на Y — низкого. Логическая функция К155КП7 (74151) соответствует функции КП5. Уравнение выполняется при напряжении низкого уровня на входе Е. (рисунок 6).

Рисунок 6

Сигналы на выходах мультиплексора всегда находятся в противофазе (когда на одном выходе 1, а на другом 0 и наоборот). При подаче 1 на вход С мультиплексор не выбран, и независимо от сигналов на входах, на прямом выходе устанавливается 0, а на инверсном-1. При 0 на входе С в зависимости от кодов на управляющих входах Х0,Х1,Х2 один из входов D0-D7 коммутируется на выход. Например Х0,Х1,Х2=101 вход D5 коммутируется на выход. Если в рассматриваемом примере на вход D5 подавать извне сигнал, то 0, то 1, это изменение сигнала будет повторяться на прямом выходе. На инверсном выходе будет инверсия прямого. (рисунок 6.1).

 

 

Рисунок 6.1

Соответствующие входы/выходы микросхемы

Параметры К155КП7  

1

Номинальное напряжение питания

5 В   5 %

2

Выходное напряжение низкого уровня

не более 0,4 В

3

Выходное напряжение высокого уровня

не менее 2,4 В

4

Входной ток низкого уровня

не более -1,6 мА

5

Входной ток высокого уровня

не более 0,04 мА

6

Ток потребления

не более 48 мА

 

Резисторы.

В устройстве применим металлопленочные резисторы ОМЛТ-0,125.

 Резистор ОМЛТ с металлодиэлектрическим проводящим слоем. Используется как элемент навесного монтажа в цепях переменного, импульсного и постоянного тока. (рисунок 7). Резистор МЛТ относится к типу неизолированных. Значения (промежуточные) номинальных сопротивлений резисторов ОМЛТ соответствуют рядам Е24, Е96 с допусками ±2%, ±5%, ±10%.

Рисунок 7 - Условное графическое обозначение резистора.

 

Конденсаторы.

Конденсаторы керамические многослойные типа К10-17 предназначены для работы в цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах, допускается применение в средах, содержащих водород. Правильной формы, изолированные керамические конденсаторы, исполнение – всеклиматическое, в качестве межслойного диэлектрика используются специальные виды диэлектрической керамики с низкой электрической проводимостью, в качестве материала внутренних электродов используется сплав серебра с палладием. Многослойная структура позволяет получать высокую емкость в единице объема.

Значения (промежуточные) номинальных емкостей конденсаторов К10-17 соответствуют рядам Е24 с допуском ±10%.

Рисунок 8 - Условное графическое обозначение конденсатора.

 

 

 

 

Справочная литература

 

  1. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ: Справочник. – М.: Машиностроение, 1993. – 256 с.: ил.
  1. Никитин В.А. Схемотехника интегральных схем ТТЛ, ТТЛШ и КМОП. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 64 с.: ил.
  2. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов. – СПб.: Политехника, 1996. – 885 с.
  3. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 528 с.: ил.
  4. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П.П. Мальцев, Н.С. Долидзе, М.И. Критенко и др. – М.: Радио и связь, 1994. – 240 с.: ил.
  5. Юшин А.М. Цифровые микросхемы для электронных устройств: Справ. для ПТУ. – М.: Высш. шк., 1993. – 176 с.: ил.

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Схема электрическая принципиальная (с перечнем элементов)



Содержание архива:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Электроника курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.