Реферат: Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

/>Тема:             УСТРОЙСТВОСЕЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ

 

/>СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДЕКАТОРА

 

 

 

 

 

 

/>КП                                                   2201                                                            453К

 

 

 

 

Преподаватель                                                                   Швайка   О.Г.

/> <td/> <td/> <td/> /> /> <td/> />  

 

 

 


/>Учащийся                                       БляхманЕ.С.

                             УТВЕРЖДЕНО

                        предметной комиссией

«    » __________________________ 2004г.

Председатель _______________________

З А Д А Н И Е

/>/>/>на курсовое проектированиепо                         курсу  ЭЦВМ  и  МП

/>учащемуся          БляхманЕ.С.                                   IV         курса      453-К         группы

/>                                                               СПИШЭ                                                          техникума

                                    (наименование среднего специального учебного заведения)

/> 


                                                             (фамилия, имя, отчество)

/>/>Тема задания    Устройствоселективного управления работой семисегментного индикатора

Курсовой проект на указанную тему выполняется учащимисятехникума в следующем объеме:

1. Пояснительная записка.

/>               Введение.

        1.    Общая часть.

/> 


1.1.    Назначениеустройства управления.

/> 


1.2.  Составление таблицыистинности работы устройства.

/> 


1.3.  Минимизация логическойфункции.

/> 


1.4.  Выбор и обоснованиефункциональной схемы устройства.

/> 


1.5.  Синтез электрическойпринципиальной схемы в базисе И-НЕ.

/> 


1.6.  Выбор элементной базыпроектируемого устройства.

/> 


1.7.  Описание используемых всхеме ИМС и семисегментного индикатора.

/> 


2. Расчетнаячасть проекта  ______________________________________________________

2.1.   Ориентировочный расчет быстродействия и потребляемой мощности устройства

/> 


управления.

/> <td/> /> /> /> /> />  

2.2.   Расчет вероятности безотказной работы устройства управления и среднего

/> 


/>временинаработки на отказ.

/> <td/> /> /> /> /> /> /> /> />  

4.       Графическая часть проекта _______________________________________________

Схема электрическая принципиальная.

/> <td/> /> /> /> /> /> /> /> />  

Устройство селективногоуправления работой семисегментного индикатора.

/> 


   Заключение.

/> 


   Список литературы.

/> 


                                                                   Дата выдачи ______________________________

                                                             Срок окончания ______________________________

                                                             Зав. отделением ______________________________

                                                               Преподаватель ______________________________

 

ВВЕДЕНИЕ

Развитиемикроэлектроники способствовало появлению малогабаритных, высоконадежных иэкономичных вычислительных устройств на основе цифровых микросхем. Требованияувеличения быстродействия и уменьшения мощности потребления вычислительныхсредств привело к созданию серий цифровых микросхем. Серия представляет собойкомплект микросхем, имеющие единое конструктивно – технологическое исполнение.Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили сериимикросхем ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на МОП – структурах.

ТТЛ схемыпоявились как результат развития схем ДТЛ в результате замены матрицы диодовмногоэмиттерным транзистором. Этот транзистор представляет собой интегральныйэлемент, объединяющий свойства диодных логических схем и транзисторногоусилителя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть.

1.1. Назначение устройства

/> <td/> />  

На рисунке ввиде “черного ящика” показана комбинационная схема (КС) управляющаясемисегментным индикатором. На вход схемы подаются различные комбинации двухсигналов X1, X2, X3, X4 (X1 — старший). На индикатор предполагается выводитьлишь отдельные цифры из множества шестнадцатеричных цифр. На выходе Y должна быть единица, если соединенный с этим выходомсегмент 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 записатьлогические формулы,  выражающие Y через X, выполнить преобразование этих формул к виду,обеспечивающему минимально возможную реализацию КС в системе логическихэлементов ТТЛ серии типа К155 или К555;

2.Выполнить принципиальную электрическую схему устройства, провести расчетбыстродействия и мощности;

3.Выполнить расчет надежности.

1.2. Составление таблицы истинности работы устройства.

 

 

Создание таблицы истинностиработы устройствапо 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 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 B 1 1 1 1 1 1 1 1 C 1 1 1 1 1 1 F 1 1 1 1 1 1 1 1

1.3.  Минимизация логической функции.

Составить СДНФ потаблице, построить карты Карно и минимизировать их.

/>/>/>/>

<p/>

 

/>

/>

/>

/>

/>

 

1

 

1

/>

1

 

 

 

/>

1

1

 

 

/>

1

 

 

 

/>/>

<p/>

 

/>

/>

/>

/>

/>

 

 

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 схемыустройства.

  />  />

 

/>

1.5.  Синтез электрическойпринципиальной схемы

в базисе «И-НЕ».

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

/>

/>

В результатеполучаем только схемы “И-НЕ” и схемы отрицания

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

Повторяющиесязначения формул СДНФ

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

1.6. Выбор и обоснование элементной базы.

Для проектированиябыло предложено выбрать элементы ТТЛ серий 155 и 555. После сравненияхарактеристик этих двух серий мною была выбрана 555 серия.

Потому что:

¾   во-первых, коэффициент разветвления у неё в два раза больше, чему 155 серии, что в дальнейшем даст возможность не использовать дополнительныерезисторы на входе схемы

¾   во-вторых, элементы 555 серии потребляют меньше мощности вотличие от серии 155, так как их максимальное напряжение и сила тока меньше,чем у 155 серии.

В 555 сериювходят различные логические элементы общим числом 98 наименований. Ихназначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматикис 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 идиоды, количество которых зависит от конкретного элемента. Такая схемаобеспечивает возможность работы на большую емкостную нагрузку при высокомбыстродействии и помехоустойчивости.

В качествеиндикатора выбран семисегментный индикатор АЛС320Б, один из немногихиндикаторов способный отображать не только цифровую информацию, но и буквенную,что необходимо в проектируемом устройстве.

В моей схемеиспользуется следующие микросхемы серии К555:

К555ЛА1,К555ЛА2, К555ЛА4, К555ЛН1, К555ЛН2


1.7.  Описаниеиспользуемых 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

/> <td/> <td/> <td/> /> <td/> /> /> /> />  

DIP14

Пластик

/> <td/> />  
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

/> <td/> <td/> <td/> /> <td/> /> /> /> />  

DIP14

Пластик

/> <td/> />  
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

/> <td/> <td/> <td/> /> <td/> /> /> /> />  

DIP14

Керамический

/> <td/> />  
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

/>

/> <td/> <td/> <td/> />

12

  /> <td/> /> />

DIP14

Пластик

/> <td/> />  

 


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

/>

/> <td/> <td/> <td/> />

12

  /> <td/> /> />

DIP14

Пластик

/> <td/> />  
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

/> <td/> <td/> <td/> <td/> <td/> <td/> <td/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> <td/> <td/> /> /> />  
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 мощностиустройства

 

·       Расчет номиналов резисторов

/>

/>

/>

Из расчетов видно, что сопротивлениеравно 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 составляет127 нс.

·       Расчет мощности

/>

/>/>

/>

/>

/>

Таким образом, из расчета я получилпотребляемую мощность

равную 402,88 мВт

2.2. Расчет вероятности безотказной работы устройстваи
среднего времени наработки на отказ.

Наименее

Обозначение
на схеме

Кол-во
элементов

10-6

Режим  работы

Усл. раб.
Кl

Коэф.
а

li =a×кl×lо

10-6

/>

10-6

Кн

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.

 

/> <td/> />  

 

 

 

 

 

 

 

 


Заключение.

В курсовомпроекте я разработал электрическую принципиальную схему управлениясемисегментного индикатора.

Изначально, позаданию, составив таблицы истинности и минимизировав логическую функцию,получили те сигналы, которые поступят непосредственно на индикатор (пройдяпредварительную инверсию). Преобразовав полученные формулы и выделивповторяющиеся блоки, оптимизировал работу схемы. В ней используются микросхемысерии К555, т.к. они являются более новыми, чем серия К155, а такжерассчитывались номинал резисторов, быстродействие, потребляемая мощность ивероятность безотказной работы устройства.

Значениеприкидочного расчета больше, так как при его расчете было взято максимальноезначение коэффициента интенсивности отказов, а в ориентировочном расчете длякаждого элемента свое. Из-за этой разницы в ориентировочном расчете увеличилосьP(t) и Tср.

Список литературы.

 

1. «Справочник по интегральныммикросхемам» Тарабин; Москва 1981г.

2. «Цифровые интегральныемикросхемы» 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 «Типовыеэлементы и устройства цифровой техники» преподаватель – Золотарев И.В., ТихоновБ.Н.

5. методическая указания квыполнению курсового проекта по предмету «Электронные цифровые вычислительныемашины и микропроцессоры» Пушницкая И.В., Чечурина А.В.

Ленинград 1990г.

6. Методические рекомендации пооформлению курсовых и дипломных проектов Лагутина Н.И.; Ленинград 1987г.

7. «Справочник пополупроводниковых электронных приборов» Иванов В.И.

8. «Справочник интегральныхмикросхем» Нефедов

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

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике