Министерство Образования РеспубликиМолдова.
Технический Университет Молдовы.
Кафедра телекоммуникаций.
Курсовой проект.
По курсу:Микропроцессоры телекоммуникаций.
Тема:Прибор для измерения количества и длительности импульса, на координатных АТС.
Работу выполнил ст. гр. TLC-023 Лукин.И
Работу проверил Настас. В
Кишинёв 2005.
Содержание:
1. Задание к курсовому проекту.
2. Введение.
3. Краткие теоретические сведения.
4. Проектирование структурной схемыустройства. (Объяснение функций блоков и сигналов.)
5. Проектирование принципиальной схемыустройства. (Разработка участков принципиальной схемы каждого блока изструктурной схемы с объяснением типа используемых микросхем.)
6. Принципиальная схема устройства.
7. Анализ функционирования устройства.
8. Внешний вид устройства и еготехнические характеристики.
9. Список литературы.
1.Задание к курсовому проекту.
Разработать цифровое устройство длясчёта числа импульсов с индикацией результата, а также измерения длительностиконкретного импульса от 1 до 10, в пределах от 1мс до 999мс, как механических,так и электрических. Как на замыкание контактов, так и на размыкание.
2.Введение.
В настоящее время весьма актуальной задачей являетсятехническое перевооружение, быстрейшее создание и повсеместное внедрениепринципиально новой радиоэлектронной техники. В решении этой задачи одна изведущих ролей принадлежит цифровой технике. Интегральные микросхемы в настоящеевремя являются одним из самых массовых изделий современной микроэлектроники.Применение микросхем облегчает расчет и проектирование функциональных узлов иблоков радиоэлектронной аппаратуры, ускоряет процесс создания принципиальноновых аппаратов и внедрения их в серийное производство. Широкое использованиемикросхем позволяет повысить технические характеристики и надежностьаппаратуры. Отечественной электронной промышленностью освоен выпуск широкойноменклатуры микросхем, ежегодно создаются десятки и сотни тысяч новых приборовдля перспективных радиоэлектронных средств. В поиске и выборе элементной базы исхемотехнических решений существенную помощь может оказать систематизированнаяинформация о существующих интегральных микросхемах.
Развитие и совершенствованиеэлектронно-вычислительной техники, устройств радиовещания и телевидения,радиоспортивной аппаратуры и всевозможных кибернетических автоматов взначительной степени определяются внедрением в них цифровой техники. Этообусловлено определенными преимуществами цифровых устройств по сравнению саналоговыми: более высокой надежностью; стабильностью параметров при воздействиидестабилизирующих факторов. Высокой точностью обработки информации; значительнымсокращением трудоемкости и упрощением операций регулировки и настройки, чтоособенно важно для радиолюбителей; возможностью создания микросхем с очень высокойстепенью интеграции.
Особенно широкое применение нашли цифровыеустройства в электронно-вычислительной технике. В частности, цифровыевычислительные машины являются в настоящее время наиболее универсальными. Всеузлы ЭВМ содержат элементы цифровой техники. На их базе реализуются устройства,которые производят арифметические и логические преобразования поступающейинформации. С помощью элементов цифровой техники осуществляется запоминание ихранение информации, управление вычислительным процессом, ввод и выводинформации. Успехи в области разработки быстродействующих элементов цифровойтехники позволили создать ЭВМ, выполняющие десятки миллионов арифметическихопераций в секунду. Значительно расширилась возможность построениямалогабаритных вычислительных устройств с появлением микропроцессоров —стандартных универсальных программируемых больших интегральных схем соструктурой, аналогичной: ЭВМ. Применение встроенных микро-ЭВМ позволяетпридать разнообразным устройствам «разумный» характер и значительно расширитьих функциональные возможности.
Принципиально новыевозможности открывает применение цифровых интегральных схем в радиовещании ирадиосвязи. Так, использование цифровых синтезаторов частоты позволилосущественно снизить аппаратурные затраты и повысить фазовую стабильностьгенерируемых сигналов. Обработка сигналов цифровыми методами позволяетобеспечить высокую точность, стабильность параметров и получитьхарактеристики, не достижимые аналоговыми методами. Весьма перспективновнедрение цифровой техники в телевидении. Цифровое телевидение позволяетповысить качество передачи сигналов благодаря существенному уменьшениюнакоплений искажений в цифровых линиях связи по сравнению с аналоговыми, атакже за счет применения специальных способов кодирования, обнаруживающих иисправляющих ошибки передачи информации. Сигналы, представленные в цифровойформе, практически не подвержены амплитудным и фазовым искажениям, чтопозволяет передавать телевизионную информацию на большие расстояния ссохранением ее высокого качества. В результате использования методов иустройств цифровой техники становится возможным длительный безподстроечныйрежим работы телевизионной аппаратуры, а это имеет большое значение дляповышения технологичности производства.
Общая характеристика цифровых микросхем.
Цифровые микросхемы предназначены для обработки,преобразования и
хранения цифровой информации. Выпускаются онисериями. Внутри каждой серии имеются объединенные по функциональному признакугруппы устройств: логические элементы, триггеры (автоматы с памятью), счетчики, элементы арифметических устройств (выполняющие различные математические операции) и т. д. Чем шире функциональныйсостав серии, тем большими возможностями может обладать цифровой автомат, выполненный на базе микросхем даннойсерии. Микросхемы, входящие в состав каждой серии, имеют единоеконструктивно-технологическое исполнение, единое напряжение питания, одинаковыеуровни сигналов логического 0 и логической 1. Все это делает микросхемы одной серии совместимыми. Основой каждойсерии цифровых микросхем является базовый логический элемент. Как правило,базовые логические элементы выполняют операции И-НЕ либо ИЛИ—НЕ и по принципупостроения делятся на следующие основные типы: элементы диодно-транзисторнойлогики (ДТЛ), резистивно-транзисторной логики (РТЛ), транзисторно-транзисторнойлогики (ТТЛ), эмиттерно-связанной транзисторной логики (ЭСТЛ), микросхемы натак называемых комплементарных МДП-структурах (КМДП). Элементы КМДП цифровыхмикросхем используют пары МДП-транзисторов (со структурой металл-диэлектрик — полупроводник)— с каналами р-типов и n-типов. Базовые элементыостальных типов выполнены на биполярных транзисторах. В радиолюбительскойпрактике наибольшее распространение получили микросхемы ТТЛ серии К155 и КМДП(серий К176 и К561).
Общие сведенияо цифровых интегральных микросхемах.
Условныеобозначения ИС, выпускаемых отечественной промышленностью, устанавливаются ОСТ11073.915-80, в соответствии с которым обозначения ИС состоят из четырехосновных элементов. Первый элемент — цифра, обозначающая группу по технологическомупризнаку, к первой группе относятся полупроводниковые ИС (цифры 1,5,6,7), ковторой — гибридные ИС=(цифры 2,4,8), к третьей — прочие (цифра 3). Второйэлемент обозначает порядковый номер серии. Третий элемент состоит из двух букви определяет функциональное назначение ИС. Первая из букв определяет подгруппу,а вторая — вид ИС. Четвертый элемент — порядковый номер разработки ИС данного функциональноготипа
Пример условного обозначения ИС 1533ТМ2
3.Краткие теоретические сведения.
В приборе ”Импульс”, разработанным согласно заданию курсовогопроекта, использовались следующие микросхемы:
К561ЛА7-2шт(Четыре 2И-НЕ),
К561ТМ2-1шт(Два D-триггера с установками 0 и 1),
К561ИЕ8-1шт(Десятичный счётчик-делитель «пятиразрядный счётчик Джонсона и дешифратор»),
К561ИЕ16-1шт (14-разрядный двоичныйсчётчик-делитель с последовательным перебором),
К176ИЕ4-4шт (Десятичныйсчётчик с дешифратором для 7-сегментного светодиодного или электролюминесцентногоиндикатора).
Логические элементы.
К комбинационной логикеотносятся ИС, элементы которых не обладают памятью, т.е. выходной сигналопределяется только комбинацией входных переменных в данный момент времени.
Логические элементы И-НЕ.К561ЛА7
Логические элементы ИСданного типа реализуют переключательную функцию вида Y=D1*D2*...*Dn. Различиелогических элементов заключается не только в параметрах выхода, но, преждевсего в количестве входов. Количество логических элементов в одном корпусе ИСтакже различно. Условные графические обозначения ИС приведены ниже. Расширениефункциональных возможностей ИС возможно путем соединения логических элементов.
Микросхема К561ТМ2.D-триггер-триггерпамяти, триггер задержки. Используется для запоминания двоичного сигнала. Такиемикросхемы используются для задержки сигнала во времени. Микросхемы бываютстатическими и динамическими, с прямыми и инверсными входами, но толькосинхронными.
Микросхема К561ИЕ8— десятичный счетчик с десятичным позиционным дешифратором. Дешифраторы это КЦУ дляпреобразования двоичного кода, обладающего произвольной зависимостью значенийразрядов, в регулярный двоичный код. Дешифратор позволяет определить, в каком состоянии находится цифровое устройство(регистр, ОЗУ, счетчик и т.д.). Каждому входному числу, представленномудвоичным кодом, соответствует сигнал истинности, равный логическому нулю (таккак выходы ВС инверсные) только на том выходе DС, номер которого (указанный вправом поле условного графического обозначения) совпадает со значениемдвоичного кода. На остальных выходах в это время устанавливается уровеньлогической единицы. Десятичный счетчик по своим выходным сигналам он подобенкольцевому счетчику, построенному на сдвиговом регистре. Счетчик работает пофронту импульсов на входе Clпри С2(V)=0 или по срезу импульсов на входе С2(V) при С1 = 1. На выходе Р формируетсямеандр с частотой, в 10 раз меньшей входной. На одном из выходов 0—9,соответствующем числу, записанному в счётчик, присутствует высокий уровеньнапряжения, на всех остальных низкий.
Микросхема К561ИЕ16(14-разрядный двоичный счётчик-делитель с последовательным перебором).
Счетчик К561ИЕ16 не имеет выходов от второго итретьего делителя. Счетчик устанавливается в нулевое состояние при подаче высокого уровня на вход R. Для правильной работыэтих и всех других счетчиков, выполненных по КМОП технологии (серий К164, К176,К564, К561), необходимо после включения питания (или после снижения напряженияисточника питания до 6 В) устанавливать их в исходное нулевое состояниеподачей импульса высокого уровня на вход R. В противном, случаесчетчики могут работать со случайными коэффициентами пересчета. Импульс сбросапосле включения питания может подаваться автоматически, если ввестивремязадающую RC-цепь и инвертор.
Микросхема К176ИЕ4 — является счетчикам по модулю 10 с дешифратором,работающим на семисегментный индикатор. Счетные импульсы подаются на вход Т. Напряжение на выходах может быть как в прямом(при С=0), так и в обратном (при С=1) коде, что позволяет подключать к счетчику индикаторы с общимкатодом или общим анодом. Счетчики можно использовать совместно сжидкокристаллическими индикаторами. В этом случае на вход С подают меандр счастотой f>50 Гц. При последовательном соединениисчетчиков сигнал снимается с выхода 10 (К176ИЕ4).
4.Проектирование структурной схемы устройства.
SHAPE * MERGEFORMAT
сброс
Входная цепь и защита от дребезга
Счётчик — делитель импульсов
Счётчик-
дешифратор
Электронный ключ
Индикатор
ИЖЦ5-4/8
Делитель частоты на 2
497Гц
Делитель частоты на 33
993Гц
Генератор импульсов
32768Гц
Рис.1 Структурная схема измерителя длительности импульсов.
Входная цепь и защита от дребезгасостоит из ограничивающих резисторов, фильтра и одногоэлемента 2И-НЕ на К561ЛА7.
Генератор прямоугольных импульсовсобран на часовом кварце 32768Гц и двух элементов 2И-НЕ на К561ЛА7.
Делительчастоты на 33 собран на микросхеме К561ИЕ16, он необходим для получения 993Гц (~1000Гц), чторавняется 1000мс.
Счётчик-делительимпульсов собран на микросхеме К561ИЕ8, он служит для счёта и пропускаопределённого (выбранного) импульса.
Электронный ключсобран на микросхемах К561ЛА7, он служит для препятствия или пропускасигнала тактовой частоты с генератора на счётчик-дешифратор.
Счётчик-дешифраторсобран на четырёх микросхемах К176ЕИ4. Одна служит для счёта количестваимпульсов принявших прибором, а остальные для счёта длительности импульса.
Делитель частоты на 2собран на микросхеме К561ТМ2, он необходим для работы индикатора ИЖЦ5-4/8.
Индикатор ИЖЦ5-4/8необходим для визуального отображения количества и длительностиконкретного импульса.
5.Проектирование принципиальной схемы устройства.
(Разработка участковпринципиальной схемы каждого блока из структурной схемы с объяснением типаиспользуемых микросхем.)
Входная цепь и защита от дребезга К561ЛА7.
Генератор прямоугольных импульсов К561ЛА7.
Делитель частоты на 33 К561ИЕ16.
Счётчик-делитель импульсов К561ИЕ8.
Счётчик-дешифратор К176ИЕ4 и индикатор ИЖЦ5-4/8.
Делитель частоты на 2 К561ТМ2.
Электронный ключ на 2 К561ЛА7.
6.Принципиальная электрическая схема устройства.
(См. следующую страницу.)
Рис.2. Принципиальная электрическая схема измерителядлительности импульсов.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
1
Поз.
обозн.
Наименование
Примечание
Кол.
Резисторы
МЛТ-0,25-2 мОм
R1
1
МЛТ-0,25-10 кОм
R2,4,5
3
МЛТ-0,25-510 кОм
R3
1
МЛТ-0,25-2 кОм
R6,7
2
МЛТ-0,25-22 кОм
R8
1
МЛТ-0,25-100 кОм
R9
1
Конденсаторы
К73-9-100В-100 пФ
C1
1
К73-9-100В-0,033 мкФ
C2
1
К73-9-100В-0,1 мкФ
C3
1
К50-6 47 мкФ х 16в
C4
1
К73-9-100В-1000 пФ
C5
1
Диоды
КД 510 А
D1,2,3,4,5
5
Микросхемы
К651ЛА7
DD1,4
2
К561ИЕ16
DD2
1
К561ТМ2
DD3
1
К176ИЕ4
DD5,6,7,8
4
К561ИЕ8
DD9
1
Коммутаторы
ПТ73-2-3
S1,4
2
МПН-10
S2
1
П2К
S3
1
Индикаторы
ИЖЦ5-4/8
HL1
1
Кварц
32768Гц
ZQ1
1
Рис.3. Вид печатной платы со стороны деталей.
Рис.4. Вид печатной платы с обратной стороны деталей.
Расположение радиоэлементовна печатной плате.
7.Анализ функционирования устройства.
При ремонте, наладке и регулировкеоборудования АТС необходимы приборы для измерения его временных параметров. Дляэтих целей используются промышленные приборы типа ИДИР-1, ДИНС-1, ИИВ, которыеотличаются большими габаритами и массой до 20 кг, что делает их неудобными вэксплуатации. Разъездные электромеханики редко пользуются этими приборами, что