Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Структурнаясхема устройства
динамической индикации
2.Расчетнаячасть
2.1 Разработка принципиальной
схемыкоммутатора У1
2.2 Выбормикросхемы
преобразователя У2
2.3 Подключениесемисигментных
индикаторов
2.4 Выбормикросхемы двоичного
счетчикаУ3
2.5 Синтездешифратора У4
2.6Принципиальная электрическая
схемаустройства динамической
индикации(описаниеработы схемы)
Списокиспользованных источников
Введение
На практике всегда была актуальна задача отображенияинформации в виде удобном для ее зрительного восприятия.В настоящее времябольшое распространение получили полупроводниковые, люминесцентные, газоразрядные и вакуумные накапливаемые индикаторы.С помощью устройствотображения могут быть решены задачи сигнализации и индикации .
Сигнализация – это сообщение человеку о факте переходаконтролируемой величины из одной области знаний в другую .
При визуальной сигнализации основным техническимустройством является светоизлучающий элемент, который осуществляет световоевоздействие на человека (сигнализаторы номинального питающего напряжения, переход каждого параметра за допустимые рамки, перегорание предохранителя итак далее).
Индикация– это представление о результатах контроля и измерения.
Контролирующимиустройствами являются пробники, не имеющие напряжение, сопротивление и ток, афиксирующие их наличие или отсутствие.В многоуровневых устройствах наблюдаетсяпереход от контроля параметров к его количественной оценке: по мере роста телаиндуцируемых уровней получится устройство индикации с дискретным отсчетомзначения величины .
Шкальныйиндикатор может быть реализован на отдельных светоизолирующих элементах, а также на многоразрядном цифровом индикаторе, где шкалы складываются изотдельных сегментов.Индикатор можно классифицировать по принципу формированияизображений на знакомодулирующий (ЗМИ) и знакосинтезирующий (ЗСИ) Примером ЗМИслужит цифровой газоразрядный индикатор, изображение которого повторяет формудесяти кадров.Любое другое изображение получить невозможно. В ЗСИ изображениеполучается в виде мозаики управляемых элементов, каждый из которых являетсяпреобразователем ‘’сигнал-свет ‘’.
СредиЗСИ различают сегментные индикаторы, элементы отображения которых являютсясегментами в одну или несколько групп: матричные индикаторы, элементыотображения которых образуют матрицу. Сегменты ЗСИ могут индицировать толькоцифры (цифровой ЗСИ)или цифры и буквы русского и латинского алфавитов(буквенно-цифровые ЗСИ) .
1 Общая часть
/>
Рисунок 1-Общая структурная схема
устройства динамическойцифровой индикации.
Структурная схема устройства индикатора (Рисунок 1)
обеспечиваетдинамическую индикацию 4-х десятичных цифр на
семисегментныхполупроводниковых индикаторах. Ввод информа
циипроизводится параллельно в двоично десятичном коде.
Коммутатор Y1 обеспечивает поочередное подключение
входнойинформации. Преобразователь Y2 двоично десятичный код преобразует в кодсемисегментного цифрового индикатора.
Счетчик Y3 непрерывно подсчитывает входные импульсы, подаваемые от генератораG. Коэффициент пересчета счетчика N=4. Каждое состояниесчетчика Y3дешифрируется дешифратором Y4, подключая соответствующий индикатор.n=4.i=3.Цифра 7
2 Расчетная часть
2.1 Разработкапринципиальной схемы
коммутатора У1
Выполнимсинтез мультиплексора, коммутирующего n=4 информационных входов. Число адресныхвходов А определяем из соотношения
/>/>,
где А - числоразрядов адреса;
n — количество индикаторов.
Так как поусловию n=4, A=2 т.е. адресные входы: А1, А2.
Приведемтаблицу истинности требуемого мультиплексора и его условноеизображение(таблица 1, рисунок 2).
Таблица 1 - истинности мультиплексораАдресные входы Выход Q А2 А1
D0 1
D1 1
D2 1 1
D3
/>/>/>/> Инф. D1 MS
/>/> вход
D4
/> Q
/>/> A1
Адр.
/> вход A2
Рисунок 2 — Условно графическое изображение мультиплексора.
Запишемлогическую функцию выхода в СДНФ
/>/>/>/> Q=A1A2D0 ÚA1A2D1ÚA1A2D2ÚA1A2D3
Произведемпостроение логической схемы мультиплексора по полученной логической функции входа Q (Рисунок 2).
/> Рисунок 3 — Логическая схема
мультиплексора
Произведемвыбор микросхемы мультиплексора с числом информационных входов заданного числаn=4. Выбираем микросхему: К155КП7 (рисунок 4).
/>
Назначение выводов микросхемы:
10,9,8 — адресные входы
4,3,2,1,15,14,13,12, — входы
5,6 — выходы
1,6 — Uпит
8 — общий, 7-вход разрешения.
Рисунок 4 — Условно графическое изображение мультиплексора
/> Рисунок 5 — Полная схема коммутатора на
микросхемах
2.2 Выбор микросхемы преобразователя У2
двоично- десятичного кода в код семисегментного индикатора.
Для преобраэования входного двоично десятичного кода в кодсемисегментного индикатора. Применяем микросхему К514ИД1
/>(Рисунок6).
/>/> 7 1 DCA 13
/>/> 1 2 B 12
/>/> 2 4 C 11
6 8 D 10
/>/>/>/> 4 Г E 9
/> F 15
/> G 14
7,1,2,6-Входы
8-общий
1,6-Un
12,8,11,13-16-входы
Рисунок 6 — условно графическое изображение
К514ИД1
Таблица 2 — таблица истинности
преобразователя№
Двоичный код
Состояние элементов п/п
X1
X2
X3
X4 A B C D E F G 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 1 1 1 1
2.3Подключение семисегментных
индикаторов
Сигналы свыходов a¸g преобразователя У2, управляющих свечением сегментовиндикатора, подаются параллельно на входы А¸G т.е. выход апреобразователя подключен к входу А каждого индикатора. В качестве индикатораиспользуют светодиодный индикатор АЛС 324 (Рисунок 7).
/> Рисунок 7 — Схема подключения
семисегментного индикатора
2.4 Выбормикросхемы двоичного счетчика У3
Двоичныйсчетчик У3 подсчитывает вых. импульсы тактового генератора G.Число индицируемыхцифр представлено количеством индикаторовв схеме .(n=4).Число разрядов счетчикаравно числу адресных входов мультиплексора, Коэффициент пересчета счетчиковN=n=4
Таблица 3 — таблицу состояний счетчика
Вх.
импульс
На
выходах
Двоичн
код
1
1
2
1
3
1
1
4
1 2 3 4 0/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/> Вх t
/>/> 0 1 0 1 0
/> Q1 t
/> Q2 0 0 1 1 0 t
/>
Рисунок 8 — Диаграмма состояния счетчика
Выбираеммикросхему счетчика К155ИЕ5
/>
12,9,8,11_ выходы
14______ Вход счетчика
1_______ вход делителя на 8
2,3_____ вход установки 0
Рисунок 9 — Микросхема счетчика К55ИЕ5
Дляобеспечения N=n=4 необходимо, чтобы при появлении на выводе двоичного кода0111(2)= 7(10) все триггеры счетчика сбрасываются в 0. Для этогонеобходимо ввести цепи ОС с выходов счетчика, на соответствующие входы. Дляданного случая необходимо вывод 8 счетчика соеденить со схемой “сброс” (выводы2,3). Тогда при появлении на выходе кода 0111 “ еденица “ с выхода 8 сброситсчетчик в исходное состояние.
2.5 Синтездешифратора У4
ДешифраторУ4в разрабатываемой схеме формирует номер (адрес) подключаемого индикатора.Сигнал с выхода дешифратора явл. управляющим для индикатора и подключение осущ.по входу S. Составим таблицу истинности дешифратора с учетом заданного числаn=4 (таьлица 4 ).
Таблица 4 — Таблица истинности дешифратора.
Входы № Выхода X2 X1 1 1 1 2 1 1 3
Запишемлогические функции выходов через операцию И, ИЛИ, НЕ.
/>
/>
Рисунок 10 — Логическая схема в базисе И, ИЛИ, НЕ
/> Рисунок 11 -Логическая схема в базисе И, НЕ
Выбираем микросхему дешифратора
/>
Назначение выводов:
3,6,7,4__входы.
5______Un
12_____обший
1,2,8-11,13-16__выходы
Рисунок 12 — Дешифратор К155ИД1
2.6Принципиальная электрическая схема
устройства цифровойдинамической индикации. Описание работы схемы
Схемаобеспечивает индикацию 4-х десятичных цифр на семисегментных полупроводниковыхиндикаторах. Ввод информации производится параллельно в двоично десятичномкоде.
Коммутатор Y1 обеспечиваетпоочередное включение входной информации в соответствии с адресом, поступившимс входов счетчика У3 N которого равен 4. Двоичные комбинации на выходесчетчика отражаютего состояние при поступлении входных импульсов отгенератораG.Преобразователь У2 двоично — десятичный код преобразует в код семисегментногоиндикатора, поступающий одновременно на все индикаторы. Номер подключаемогоиндикатора задается в двоичном коде выходов счетчика У3 и дешифрируютсядешифратором У4 Выходы дешифратора подкл. к входам S индикатора У5 (У 5.1-У5.4) обеспечивая подключение соответствующих индикаторов.Время подключения индикатораочень мало (10-15 м.сек) и подобрано таким образом, чтобы не было заметно миганияиндикатора для глаз и опред. тактовой частотой G. Для того, чтобы высветить заданнуюцифру 4 необходимо получить со счетчика двоичный адрес 0010. При этоминформация0111, соответствующая десятичной цифре 4, передается на выходы мультиплексораУ1 и на вход преобразователя У2. Преобразователь преобразует двоично — десятичныйкод в код индикатора. Информация с выходов a¸gпреобразователя поступает на входы всех индикаторов, но подключается толькотретий индикатор, т.к. активный сигнал с дешифратора поступает на вход S 3-гоиндикатора и в соответствии с информацией 0100 высвечиваем цифру 7.
Таблица5 — Спецификация элементов
Поз
обознач. Наименование Кол Примечания
Мультиплексоры D.D1 к155кп7 1 D.D2 К155КП7 1 D.D3 К155КП7 1 D.D4 К155КП7 1
Кодопреобразователь D.D5 К155ИД1 1 />
Счетчик D.D6 К155ИЕ5 1
Дешифратор D.D7 К155ИД10 1
Индикаторы D.D8 АЛС324 1 D.D9 АЛС324 1 D.D10 АЛС324 1 D.D11 АЛС324 1
Список использованныхисточников
1. КолобековБ.А., Мамзелев И.А., Цифровые устройства и микропроцессорные системы. -М: Радиои связь, 1987 г.
2. Коган И.А. Микропроцессорные устройства. Сборник методических указаний. — М: Радиои связь 1988г
3. МальцеваЛ.А. и др. Основы цифровой техники. — М: Радио и связь 1986г.
4.Методические указания по курсовому проекту.