Реферат по предмету "Радиоэлектроника"


Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора

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.

N X1 X2 X3 X4 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1
2 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0
3 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1
4 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1
7 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1
8 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
B 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
C 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0
F 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0


1.3. Минимизация логической функции.
Составить СДНФ по таблице, построить карты Карно и минимизировать их.



1 1
1
1 1
1




1 1

1 1 1
1




1 1 1

1 1






1 1

1 1 1
1





1 1

1 1
1





1 1

1 1
1





1 1
1
1 1 1


1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства.



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

Можно уменьшить количество наименований схем. Это можно сделать путем преобразования с помощью формул:


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









Повторяющиеся значения формул СДНФ









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

№ выв. Назначение № выв. Назначение
1 2 3 4 5 6 7 Вход Х1 Вход Х2 Свободный Вход Х3 Вход Х4 Выход Y1 Общий 8 9 10 11 12 13 14 Выход Y2 Вход Х5 Вход Х6 Свободный Вход Х7 Вход Х8 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 Uвых) ? 2,2мА
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых) ? 0,8мА
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

№ выв. Назначение № выв. Назначение
1 2 3 4 5 6 7 Вход Х1 Вход Х2 Вход Х3 Вход Х4 Вход Х5 Вход Х6 Общий 8 9 10 11 12 13 14 Выход Y1 Свободный Свободный Вход Х7 Вход Х8 Свободный 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 Uвых) ? 1,1мА
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых) ? 0,5мА
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

№ выв. Назначение № выв. Назначение
1 2 3 4 5 6 7 Вход Х1 Вход Х2 Вход Х4 Вход Х5 Вход Х6 Выход Y2 Общий 8 9 10 11 12 13 14 Выход Y3 Вход Х7 Вход Х8 Вход Х9 Выход Y1 Вход Х3 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 Uвых) ? 1,2мА
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых) ? 0,8мА
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

№ выв. Назначение № выв. Назначение
1 2 3 4 5 6 7 Вход Х1 Выход Y1 Вход Х2 Выход Y2 Вход Х3 Выход Y3 Общий 8 9 10 11 12 13 14 Выход Y4 Вход Х4 Выход Y5 Вход Х5 Выход Y6 Вход Х6 Ucc




DIP14
Пластик



Тип микросхемы К555ЛН1
Фирма производитель СНГ
Функциональные особенности 6 инверторов
Uпит 5В ± 5%
Uпит (низкого ур-ня) ? 0,5В
Uпит (высокого ур-ня) ? 2,7В
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых) ? 6,6мА
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых) ? 2,4мА
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

№ выв. Назначение № выв. Назначение
1 2 3 4 5 6 7 Вход Х1 Выход Y1 Вход Х2 Выход Y2 Вход Х3 Выход Y3 Общий 8 9 10 11 12 13 14 Выход Y4 Вход Х4 Выход Y5 Вход Х5 Выход Y6 Вход Х6 Ucc




DIP14
Пластик



Тип микросхемы К555ЛН2
Фирма производитель СНГ
Функциональные особенности 6 инверторов с открытым коллекторным выходом
Uпит 5В ± 5%
Uпит (низкого ур-ня) ? 0,5В
Uпит (высокого ур-ня) ? 2,7В
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых) ? 6,6мА
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых) ? 2,4мА
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




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







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

* Расчет мощности






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 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



2. Ориентировочный расчет



3. Окончательный расчет













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.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Реформа высшего образования в Европе (Болонский процесс)
Реферат Геосистема
Реферат Диференціація населення за рівнем доходів. Поняття рівня життя. Прожитковий мінімум і межа малозабезпеченості. Мінімальна зарплата
Реферат Разработка маркетинговой информационной системы предприятия
Реферат Marketing Initiative Essay Research Paper Marketing InitiativeMarketing
Реферат Проектирование кормовых рационов с учётом современных требований к питанию животных и организац
Реферат Кредитование физических лиц учреждениями Сберегательного Банка Российской Федерации
Реферат Сметное планирование (бюджетирование)
Реферат А. В. Котов закат рыночной цивилизации
Реферат Hamlet Essay Research Paper True redemption of
Реферат Научное знание как система, его особенности и структура
Реферат Формирование коммуникативной компетенции на уроках иностранного языка как объект педагогического процесса
Реферат Проектирование технологии технического обслуживания и ремонта морской техники
Реферат Метод проектов как способ развития социальной компетентности школьников
Реферат Челкаш и Гаврила в рассказе М. Горького «Челкаш»