реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора

Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка

Тема: УСТРОЙСТВО СЕЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ

СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДЕКАТОРА

КП 2201

453К

Преподаватель

Швайка О. Г.

Учащийся Бляхман Е.С.

УТВЕРЖДЕНО

предметной комиссией

« » __________________________ 2004г.

Председатель _______________________

З А Д А Н И Е

на курсовое проектирование по курсу ЭЦВМ и МП

учащемуся Бляхман Е.С. IV

курса 453-К группы

СПИШЭ

техникума

(наименование среднего специального

учебного заведения)

(фамилия,

имя, отчество)

Тема задания Устройство селективного управления работой семисегментного

индикатора

Курсовой проект на указанную тему выполняется учащимися техникума в

следующем объеме:

1. Пояснительная записка.

Введение.

1. Общая часть.

1. Назначение устройства управления.

1.2. Составление таблицы истинности работы устройства.

1.3. Минимизация логической функции.

1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства.

1.5. Синтез электрической принципиальной схемы в базисе И-НЕ.

1.6. Выбор элементной базы проектируемого устройства.

1.7. Описание используемых в схеме ИМС и семисегментного индикатора.

2. Расчетная часть проекта

______________________________________________________

1. Ориентировочный расчет быстродействия и потребляемой мощности

устройства

управления.

2. Расчет вероятности безотказной работы устройства управления и

среднего

времени наработки на отказ.

4. Графическая часть проекта

_______________________________________________

Схема электрическая принципиальная.

Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора.

Заключение.

Список литературы.

Дата

выдачи ______________________________

Срок

окончания ______________________________

Зав.

отделением ______________________________

Преподаватель ______________________________

ВВЕДЕНИЕ

Развитие микроэлектроники способствовало появлению малогабаритных,

высоконадежных и экономичных вычислительных устройств на основе цифровых

микросхем. Требования увеличения быстродействия и уменьшения мощности

потребления вычислительных средств привело к созданию серий цифровых

микросхем. Серия представляет собой комплект микросхем, имеющие единое

конструктивно – технологическое исполнение. Наиболее широкое

распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛ,

ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на МОП – структурах.

ТТЛ схемы появились как результат развития схем ДТЛ в результате замены

матрицы диодов многоэмиттерным транзистором. Этот транзистор представляет

собой интегральный элемент, объединяющий свойства диодных логических схем и

транзисторного усилителя.

1. Общая часть.

1.1. Назначение устройства

На рисунке в виде “черного ящика” показана комбинационная схема (КС)

управляющая семисегментным индикатором. На вход схемы подаются различные

комбинации двух сигналов X1, X2, X3, X4 (X1- старший). На индикатор

предполагается выводить лишь отдельные цифры из множества шестнадцатеричных

цифр. На выходе Y должна быть единица, если соединенный с этим выходом

сегмент должен загореться при отображении цифр (для логической схемы).

Требуется:

1. Составить совмещенную таблицу истинности, комплект карт Карно для

функции Y, провести совместную минимизацию в СДНФ и записать логические

формулы, выражающие Y через X, выполнить преобразование этих формул к

виду, обеспечивающему минимально возможную реализацию КС в системе

логических элементов ТТЛ серии типа К155 или К555;

2. Выполнить принципиальную электрическую схему устройства, провести

расчет быстродействия и мощности;

3. Выполнить расчет надежности.

1.2. Составление таблицы истинности работы устройства.

Создание таблицы истинности работы устройства по следующему набору

комбинаций 1, 2, 3, 4, 7, 8, B, C, F.

|[pic| |1 | |1 |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

|[pic|1 |1 | | |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

|[pic|1 |1 |1 | |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| |1 |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

|[pic| | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| |1 | |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

|[pic|1 | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

|[pic| | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| | |1 |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

|[pic|1 | | |1 |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

[pic]

| |[pic|[pic|[pic|[pic|

| |] |] |] |] |

|[pic| |1 | |1 |

|] | | | | |

|[pic|1 | | | |

|] | | | | |

|[pic|1 |1 | |1 |

|] | | | | |

|[pic| | | | |

|] | | | | |

1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства.

[pic]

1.5. Синтез электрической принципиальной схемы

в базисе «И-НЕ».

Можно уменьшить количество наименований схем. Это можно сделать путем

преобразования с помощью формул:

[pic]

[pic]

В результате получаем только схемы “И-НЕ” и схемы отрицания

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Повторяющиеся значения формул СДНФ

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

1.6. Выбор и обоснование элементной базы.

Для проектирования было предложено выбрать элементы ТТЛ серий 155 и

555. После сравнения характеристик этих двух серий мною была выбрана 555

серия.

Потому что:

. во-первых, коэффициент разветвления у неё в два раза больше, чем

у 155 серии, что в дальнейшем даст возможность не использовать

дополнительные резисторы на входе схемы

. во-вторых, элементы 555 серии потребляют меньше мощности в

отличие от серии 155, так как их максимальное напряжение и сила

тока меньше, чем у 155 серии.

В 555 серию входят различные логические элементы общим числом 98

наименований. Их назначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств

дискретной автоматики с высоким быстродействием и малой потребляемой

мощностью.

Элементы И – НЕ в 555 серии содержат простые n-p-n транзисторы VT2 –

VT4, многоэмиттерный транзистор VT1, а так же резисторы и диоды, количество

которых зависит от конкретного элемента. Такая схема обеспечивает

возможность работы на большую емкостную нагрузку при высоком быстродействии

и помехоустойчивости.

В качестве индикатора выбран семисегментный индикатор АЛС320Б, один из

немногих индикаторов способный отображать не только цифровую информацию, но

и буквенную, что необходимо в проектируемом устройстве.

В моей схеме используется следующие микросхемы серии К555:

К555ЛА1, К555ЛА2, К555ЛА4, К555ЛН1, К555ЛН2

1.7. Описание используемых в схеме ИМС и семисегментного индикатора.

К555ЛА1

Два логических элемента 4И-НЕ

|№ |Назначение|№ |Назначение |

|выв.| |выв.| |

|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y2 |

|2 |Вход Х2 |9 |Вход Х5 |

|3 |Свободный |10 |Вход Х6 |

|4 |Вход Х3 |11 |Свободный |

|5 |Вход Х4 |12 |Вход Х7 |

|6 |Выход Y1 |13 |Вход Х8 |

|7 |Общий |14 |Ucc |

DIP14

Пластик

|Тип микросхемы |К555ЛА1 |

|Фирма производитель |СНГ |

|Функциональные особенности|2 элемента 4И-НЕ|

|Uпит |5В ± 5% |

|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |

|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |

|Iпотреб (низкий ур-нь |? 2,2мА |

|Uвых) | |

|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,8мА |

|Uвых) | |

|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |

|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |

|P |7,88мВт |

|tзадержки |20нСек |

|Kразвёртки |20 |

|Корпус |DIP14 |

К555ЛА2

Логический элемент 8И-НЕ

|№ |Назначение|№ |Назначение |

|выв.| |выв.| |

|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y1 |

|2 |Вход Х2 |9 |Свободный |

|3 |Вход Х3 |10 |Свободный |

|4 |Вход Х4 |11 |Вход Х7 |

|5 |Вход Х5 |12 |Вход Х8 |

|6 |Вход Х6 |13 |Свободный |

|7 |Общий |14 |Ucc |

DIP14

Пластик

|Тип микросхемы |К555ЛА2 |

|Фирма производитель |СНГ |

|Функциональные особенности|элемент 8И-НЕ |

|Uпит |5В ± 5% |

|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |

|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |

|Iпотреб (низкий ур-нь |? 1,1мА |

|Uвых) | |

|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,5мА |

|Uвых) | |

|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0,4|мА |

|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |

|P |4,2мВт |

|tзадержки |35нСек |

|Kразвёртки |20 |

|Корпус |DIP14 |

К555ЛА4

Три логических элемента 3И-НЕ

|№ |Назначение|№ |Назначение |

|выв.| |выв.| |

|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y3 |

|2 |Вход Х2 |9 |Вход Х7 |

|3 |Вход Х4 |10 |Вход Х8 |

|4 |Вход Х5 |11 |Вход Х9 |

|5 |Вход Х6 |12 |Выход Y1 |

|6 |Выход Y2 |13 |Вход Х3 |

|7 |Общий |14 |Ucc |

DIP14

Керамический

|Тип микросхемы |К555ЛА4 |

|Фирма производитель |СНГ |

|Функциональные особенности|3 элемента 3И-НЕ|

|Uпит |5В ± 5% |

|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |

|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |

|Iпотреб (низкий ур-нь |? 1,2мА |

|Uвых) | |

|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,8мА |

|Uвых) | |

|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |

|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |

|P |11,8мВт |

|tзадержки |15нСек |

|Kразвёртки |20 |

|Корпус |DIP14 |

К555ЛН1

Шесть инверторов

|№ |Назначение|№ |Назначение |

|выв.| |выв.| |

|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y4 |

|2 |Выход Y1 |9 |Вход Х4 |

|3 |Вход Х2 |10 |Выход Y5 |

|4 |Выход Y2 |11 |Вход Х5 |

|5 |Вход Х3 |12 |Выход Y6 |

|6 |Выход Y3 |13 |Вход Х6 |

|7 |Общий |14 |Ucc |

DIP14

Пластик

|Тип микросхемы |К555ЛН1 |

|Фирма производитель |СНГ |

|Функциональные |6 инверторов |

|особенности | |

|Uпит |5В ± 5% |

|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |

|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |

|Iпотреб (низкий ур-нь |? 6,6мА |

|Uвых) | |

|Iпотреб (высокий ур-нь |? 2,4мА |

|Uвых) | |

|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |

|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |

|P |23,63мВт |

|Tзадержки |? 20нСек |

|Kразвёртки |20 |

|Корпус |DIP14 |

К555ЛН2

Шесть инверторов с открытым коллекторным выходом

|№ |Назначение|№ |Назначение |

|выв.| |выв.| |

|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y4 |

|2 |Выход Y1 |9 |Вход Х4 |

|3 |Вход Х2 |10 |Выход Y5 |

|4 |Выход Y2 |11 |Вход Х5 |

|5 |Вход Х3 |12 |Выход Y6 |

|6 |Выход Y3 |13 |Вход Х6 |

|7 |Общий |14 |Ucc |

DIP14

Пластик

|Тип микросхемы |К555ЛН2 |

|Фирма производитель |СНГ |

|Функциональные |6 инверторов с открытым коллекторным |

|особенности |выходом |

|Uпит |5В ± 5% |

|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |

|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |

|Iпотреб (низкий ур-нь |? 6,6мА |

|Uвых) | |

|Iпотреб (высокий ур-нь |? 2,4мА |

|Uвых) | |

|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |

|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |

|P |23,63мВт |

|Tзадержки |? 32нСек |

|Kразвёртки |20 |

|Корпус |DIP14 |

ИНДИКАТОР ЦИФРОВОЙ

АЛС320Б

|Название |АЛС320Б |

|Цвет свечения |зеленый |

|Н, мм |5 |

|М |1 |

|Lmin, нм |555 |

|Lmax, нм |565 |

|Iv, мДж |0.15 |

|при Iпр, мА |10 |

|Uпр max(Uпр max имп), В |3 |

|Uобр max(Uобр max имп), В |5 |

|Iпр max(Iпр max имп), мА |12 |

|Iпр и max, мА |60 |

|при tи, мс |1 |

|при Q |12 |

|Т,°С |-60…+70 |

2. Расчетная часть

2.1. Расчет быстродействия и потребляемой мощности устройства

. Расчет номиналов резисторов

[pic]

[pic]

[pic]

Из расчетов видно, что сопротивление равно 758 Ом, а его наминал,

равен 1 кОм. Сопротивление индикатора равно 167 Ом, а его

наминал, равен 250 Ом.

. Расчет быстродействия

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Таким образом, из расчета, время задержки составляет 127 нс.

. Расчет мощности

[pic]

[pic][pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Таким образом, из расчета я получил потребляемую мощность

равную 402,88 мВт

2.2. Расчет вероятности безотказной работы устройства и

среднего времени наработки на отказ.

Наименее |Обозначение

на схеме |Кол-во

элементов |(о

10-6 |Режим работы |Усл. раб.

К( |Коэф.

а |(i =a(к(((о

10-6 |[pic]

10-6 | | | | | |Кн |tс | | | | | |Резисторы |R1 |1 |1 |1 |50 |1,6 |2,7

|4,32 |4,32 | | |R2-8 |7 |0,4 | | | | |1,728 |12,096 | |ИМС |DD1-DD10 |10

|0,1 |1 |50 |1 |2,7 |0,27 |2,7 | |ИМС

(К555ЛН2) |DD11-DD12 |2 |0,08 |1 |50 |1 |2,7 |0,216 |0,432 | |Индикатор |VD

|7 |5 |1 |50 |1,6 |2,7 |21,6 |151,2 | |

1. Прикидочный расчет

[pic]

[pic]

[pic]

2. Ориентировочный расчет

[pic]

[pic]

[pic]

3. Окончательный расчет

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

Графическая часть проекта.

Заключение.

В курсовом проекте я разработал электрическую принципиальную схему

управления семисегментного индикатора.

Изначально, по заданию, составив таблицы истинности и минимизировав

логическую функцию, получили те сигналы, которые поступят непосредственно

на индикатор (пройдя предварительную инверсию). Преобразовав полученные

формулы и выделив повторяющиеся блоки, оптимизировал работу схемы. В ней

используются микросхемы серии К555, т.к. они являются более новыми, чем

серия К155, а также рассчитывались номинал резисторов, быстродействие,

потребляемая мощность и вероятность безотказной работы устройства.

Значение прикидочного расчета больше, так как при его расчете было

взято максимальное значение коэффициента интенсивности отказов, а в

ориентировочном расчете для каждого элемента свое. Из-за этой разницы в

ориентировочном расчете увеличилось P(t) и Tср.

Список литературы.

1. «Справочник по интегральным микросхемам» Тарабин; Москва 1981г.

2. «Цифровые интегральные микросхемы» Богданович М.И., Грель И.Н.,

Похоренко В.А., Шалимо В.В.; Минск, Беларусь 1991г.

3. Конспект по предмету «Конструирование ЭВМ» преподаватель – Пушницкая

И.В.

4. Конспект по предмету «Типовые элементы и устройства цифровой техники»

преподаватель – Золотарев И.В., Тихонов Б.Н.

5. методическая указания к выполнению курсового проекта по предмету

«Электронные цифровые вычислительные машины и микропроцессоры» Пушницкая

И.В., Чечурина А.В.

Ленинград 1990г.

6. Методические рекомендации по оформлению курсовых и дипломных проектов

Лагутина Н.И.; Ленинград 1987г.

7. «Справочник по полупроводниковых электронных приборов» Иванов В.И.

8. «Справочник интегральных микросхем» Нефедов

9. «Импульсные и цифровые устройства» Браммер Ю.А., Пащук И.Н.

-----------------------

X1

X2

X3

X4

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

2

4

3

1

7

5

6

1

1

Y7

&

&

&

&

&

Y6

&

&

&

1

Y5

&

&

&

1

Y3

&

&

&

&

1

Y4

&

&

&

1

Y2

&

&

&

1

Y1

&

&

&

&

&

[pic] [pic]

[pic]

2

1

&

&

&

1

2

4

5

9

10

12

13

8

6

1

&

2

3

4

8

6

5

11

12

&

1

2

13

4

6

11

12

5

8

&

&

10

9

3

1

2

13

4

6

11

5

8

10

9

3

&

&

&

&

&

12

13

4

6

11

5

8

10

9

3

&

&

&

&

&

12

На основе карт Карно составлена следующая функциональная схема.



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.