В настоящее время в нашей жизни появляется все больше и больше цифровых устройств, которые выполняют достаточно широкий ряд функций.

Содержание

Введение

1. Разработка структурной и функциональной схем устройства………………………………………………………………................................................7

1.1 Разработка структурной схемы устройства……………………………………………........7

1.2 Разработка функциональной схемы устройства………………………………….......…..8

2. Разработка принципиальной схемы устройства…………......................................10

2.1 Выбор элементной базы……………………………………………………………………………......10

2.2 Проектирование схемы детектора фронтов…………………………………………………..11

2.3 Проектирование генератора тактовых импульсов…………………………………………15

2.4 Проектирование счетного устройства……………………………………………………………17

2.5 Проектирование блока вывода в устройство обработки……………………………….21

2.6 Проектирование блока индикации………………………………………………………………...23

2.7 Проектирование блока управления………………………………………………………………..26

3. Расчет параметров устройства………………………………………………………....................29

Заключение…………………………………………………………………………………………...................30

Список использованной литературы.....................................................................31

Введение

 

В настоящее время в нашей жизни появляется все больше и больше цифровых устройств, которые выполняют достаточно широкий ряд функций.

Разработка структурной и функциональной схем устройства

Разработка структурной схемы устройства

Работу проектируемого устройства можно представить следующим образом. По заднему фронту импульса начинается отсчет. При поступлении переднего фронта импульса или при превышении заданного интервала времени отсчет останавливается. Если значение в счетчике превышает заданный предел, на панели отображения выводится сигнал «ошибка». В противном случае на панели отображения отображается содержимое счетчика и величина измеренного интервала передается в устройство обработки. Описанный алгоритм изображен в приложении 1.

В состав структурной схемы войдут следующие элементы:

1. генератор исследуемых импульсов (ГИ);

2. блок управления (БУ);

3. счетное устройство (СУ);

4. блок индикации (БИ);

5. блок вывода в устройство обработки (БВ).

 

Рис. 1- Структурная схема проектируемого устройства.

При поступлении заднего фронта импульса от генератора исследуемых импульсов детектор фронтов, который входит в состав блока управления, формирует управляющий сигнал на начало счета. Формируемые тактовым генератором, входящим в состав счетного устройства, импульсы поступают на схему измерения пауз между положительными импульсами. При поступлении переднего фронта исследуемого импульса блок управления формирует сигнал останавливающий счет. При этом длина измеренной паузы выводится на блок индикации и через блок вывода, который содержит схему преобразования параллельного кода в последовательный, в устройство обработки.

Разработка функциональной схемы устройства

Разработка принципиальной схемы устройства

Выбор элементной базы

При разработке устройства используем микросхемы серии К555. Маломощные быстродействующие интегральные микросхемы, предназначенные для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах.

Высокое быстродействие в сочетании с низкой потребляемой мощностью и большой нагрузочной способностью, широкий набор логических и интерфейсных микросхем серии К555 позволяют создавать вычислительные устройства цифровой автоматики с качественно новыми характеристиками и высокими технико-экономическими показателями.

Существенной особенностью серии К555 является наличие интерфейсных и буферных микросхем, обладающих повышенной нагрузочной способностью по выходу в состоянии высокого и низкого уровня и меньшей, по сравнению с серией К531, мощностью потребления при практически сравнимом быстродействии. По сравнению с известными сериями логических ТТЛ-микросхем, она обладает минимальным значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность.

В таблице 1 приведены основные параметры микросхем данной серии.

            

Таблица 1

Таблица 5

Предыдущее последующее состояние

Q0	Q1	Q2	Q3	Q0	Q1	Q2	Q3	CR
0	0	0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	0	0	1	0	0
0	0	1	0	0	0	1	1	0
0	0	1	1	0	1	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	1	0
0	1	0	1	0	1	1	0	0
0	1	1	0	0	1	1	1	0
0	1	1	1	1	0	0	0	0
1	0	0	0	1	0	0	1	0
1	0	0	1	0	0	0	0	1

 

Qn	J	K	Qn+1
0	0	0	0
1	0	0	1
0	1	0	1
1	1	0	1
0	0	1	0
1	0	1	0
0	1	1	1
1	1	1	0

 

Составляем таблицы переходов для каждого из триггеров

			Q0
	00		00		00		00
	00		00		01		00
	*		*		*		*
	11		10		*		*
				Q1
		00		00		00		00
		11		11		10		11
		*		*		*		*
		00		00		*		*
			Q2
	00		01		10		11
	00		01		10		11
	*		*		*		*
	00		00		*		*

 

		Q3
	01	10	10	01
	01	10	10	01
	*	*	*	*
	01	10	*	*

 

На основании полученных таблиц составляем таблицы минимизации входов каждого из триггеров:

 

00 01 11 10 00 0 0 0 0 01 0 0 0 0 11 * * * * 10 0 1 * * CR = Q0Q2;	00 01 11 10 00 1 * * 1  01 1 * * 1  11 * * * *  10 1 * * * J3 = 1;	00 01 11 10 00 * 1 1 *  01 * 1 1 *  11 * * * *  10 * 1 * * K3 = 1;
00 01 11 10 00 0 1 * *  01 0 1 * * 11 * * * * 10 0 0 * *  J2 = 0Q3; 00 01 11 10 00 0 0 1 0 01 * * * * 11 * * * * 10 0 0 * * ; 00 01 11 10 00 * * * * 01 0 0 1 0  11 * * * * 10 * * * * ;

 

	00	01	11	10
00	0	0	0	0
01	0	0	1	0
11	*	*	*	*
10	*	*	*	*

 

	00	01	11	10
00	*	*	1	0
01	*	*	1	0
11	*	*	*	*
10	*	*	*	*

 

	00	01	11	10
00	*	*	*	*
01	*	*	*	*
11	*	*	*	*
10	0	1	*	*

;       ;  ;

 

 

Строим схему данного счетчика (рис. 5). В качестве JK-триггеров используем триггеры К555ТВ6. Их основные характеристики приведены в таблице 6. Управление по входам J и K осуществляется следующим образом:

при J = K = 0 происходит хранение информации;

при J = K = 1 триггер переключается в противоположное состояние каждым синхроимпульсом;

при J = 1, K = 0 триггер перейдет в единичное состояние из Q = 0 или хранит 1;

при J = 0, K = 1 триггер перейдет в нулевое состояние из Q = 1 или хранит 0.

В качестве элементов «И» используем логические элементы все той же микросхемы К555ЛИ6

микропроцессорный импульс счетный индикация

 Таблица 6

 

Рис. 5- Схема двоично-десятичного счетчика.

 

 

Таблица 7

 

Рис. 7- Схема блока индикации.

 

 

Заключение

 

В процессе выполнения курсовой работы было рассчитано цифровое устройство, предназначенное для подсчета длительности импульса на входе системы. Подобное устройство может найти самое широкое применение в различных областях электроники. В принципе в системе есть все блоки, необходимые для работы реальных цифровых устройств. Есть блок обнаружения информации (ждущий мультивибратор), блок обработки информации (счетчик), блок синхронизации (генератор тактовых импульсов и делители частоты), преобразователь кода, блок индикации, устройство передачи данных. При незначительных изменениях данная схема может быть применена для решения реальных задач. Данная курсовая работа учит проектировать цифровые устройства по техническому заданию, строить алгоритм их работы, разрабатывать принципиальную схему, выбирать необходимые электрические элементы, синтезировать нестандартные узлы на более простых элементах, анализировать работу цифровых устройств, строить временные диаграммы их работы.

Список использованной литературы

1. Зубчук В.И. и др.: Справочник по цифровой схемотехнике.- К.: Техника, 1990.- 448 с.: ил.

2. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Цифровая схемотехника» на тему «Проектирование цифрового устройства».

3. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др.; Под ред. С.В.Якубовского.- М.: Радио и связь, 1990.- 496 с.: ил.

4. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ М.И.Богданович и др.- Мн.: Беларусь, 1991.- 493 с.: ил.

5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник.- М.: Металлургия, 1988.- 352 с.: ил.

 

 

Содержание

Введение

1. Разработка структурной и функциональной схем устройства………………………………………………………………................................................7

1.1 Разработка структурной схемы устройства……………………………………………........7

1.2 Разработка функциональной схемы устройства………………………………….......…..8

2. Разработка принципиальной схемы устройства…………......................................10

2.1 Выбор элементной базы……………………………………………………………………………......10

2.2 Проектирование схемы детектора фронтов…………………………………………………..11

2.3 Проектирование генератора тактовых импульсов…………………………………………15

2.4 Проектирование счетного устройства……………………………………………………………17

2.5 Проектирование блока вывода в устройство обработки……………………………….21

2.6 Проектирование блока индикации………………………………………………………………...23

2.7 Проектирование блока управления………………………………………………………………..26

3. Расчет параметров устройства………………………………………………………....................29

Заключение…………………………………………………………………………………………...................30

Список использованной литературы.....................................................................31

Введение

 

В настоящее время в нашей жизни появляется все больше и больше цифровых устройств, которые выполняют достаточно широкий ряд функций.