Реферат: Устройство динамической индикации
ГосударственныйКомитет Связи РФ
ХабаровскийКолледж Связи и информатики
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему
Устройство динамическойиндикации
Хабаровск
1998 г.
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">Оглавление.
Введение
1.Сравнительная характеристика видов индикации
2.Синтез коммутатора и выбор ИМС
3.Выбор ИМС счетчика
4.Выбор ИМС дешифратора разрядов
5.Синтез преобразователя кода и выбор ИМС
5.1Выбор типа индикатора
6.Техническое описание работы устройства
Заключение
Литература
<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language: RU;mso-bidi-language:AR-SA">Введение
Ускорениенаучно-технического прогресса во всех областях требует интенсивного развитиятаких направлений науки и техники, автоматизация, роботизация,микроэлектроника, вычислительная техника, освоение новых технологий и новыхматериалов.
Больших успехов достигла отечественная микроэлектроника.Разрабатываются и выпускаются все более сложные интегральные схемы, степеньинтеграции которых характеризуется сотнями тысяч транзисторов вполупроводниковом кристалле: контролеры,микропроцессоры, микросхемы памяти, однокристальные микроЭВМ. Освоены ипродолжают осваиваться новые технологические методы, значительно повышающиебыстродействие микросхем и снижающиеуровень их энерго потребления. Большое применениенаходят технологии программируемых структур, базовых матричных кристалловкоторые позволяют внедрять в практику систему заказов микросхем требуемого функциональногоназначения при приемлемом уровне их стоимости и небольших сроках разработки.Существенно расширяется номенклатура цифровых, аналоговых и аналого-цифровых микросхем. Заметна тенденциясовмещения в одной микросхеме аналоговых и цифровых узлов, а также узлов,реализующих аналоговые функции цифровыми методами. Успехи микроэлектроники сделали возможным широкое применение в аппаратуре нового поколения микросхем повышенного уровня интеграции. Многие задачи по созданию новой аппаратуры решаются на баземикропроцессоров, микроЭВМ, БИС памяти с повышенной информационнойемкостью, БИС аналогово-цифровой обработки сигналов с встроеннымимикропроцессорами. В повседневной жизни особенно в последнее время микропроцессорные системыиграют не последнюю роль, с ними можновстретиться почти в любой бытовой аппаратуре. Их встраивают в телевидео-, аудиоаппаратуру. Микропроцессоры управляют кухонными комбайнами, стиральнымимашинами, СВЧ печами, и многими другими бытовыми приборами.
Исходяиз всего вышесказанного можно сделатьвывод: устройства на интегральных схемахнаходя и будут находить применение не только в вычислительных системах, но и в других сферах деятельностичеловека, и безусловно, найдут широкоеприменение в повседневной жизни людей.
1.Сравнительнаяхарактеристика видов индикации.
Дляпотребителей техники большой интерес представляют устройства отображенияинформации, построенные с применением статической и динамической индикации.
Сутьстатической индикации заключается в постоянном подсвечивании индикатора от одного источника.
Сущностьдинамической индикации заключается впоочередном включении индикаторов через общую цепь преобразования кода. Подключение индикаторов необходимо производить с частотой f=120 ... 140 Гц, такой частоты достаточно, чтобы не замечатьмерцания индикаторов.
Достоинством динамической индикации является экономия преобразователей кода и соединительных проводов, что весьма существенно если схема динамической цифровой индикации удалена от источника информации.Преимущество данного способа ощутимо при числе разрядов больше 4 ... 6.Схема с динамической индикацией потребляет меньший ток, имеетменьшие габариты и меньшую стоимость. Из цифровых индикаторов более широкое распространение получили семи сегментные индикаторы у которых изображение состоит изсеми сегментных светодиодов.
<img src="/cache/referats/2080/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
Рисунок 1.1
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">Рассмотрим схему динамической индикации и ее работурисунок 1.1. Число индицируемых цифрпредставлен количеством индикаторов в схеме и определяет коэффициент пересчета счетчика У3. Кроме того, число выходов (разрядов) счетчика равно числу адресных входов коммутатора. Адрес задается сигналами с выхода счетчика У3. Эти коды отражают состояние счетчикапри поступлении входных импульсов от генератора, период тактовой частоты которого выбирают выше разрешающей способности человеческого глаза, чтобы не было заметно мерцание индикаторов — от 10 до 15 мс. Преобразователь У2 двоично-десятичный код преобразует в кодсеми сегментного цифрового индикатора. Каждое состояние счетчика У3 дешифрируетдешифратор У4, подключая соответствующий индикатор.
2.Синтез коммутатора и выборИМС
Мультиплексорв зависимости от заданного адресного сигнала может осуществлять коммутацию наединственный выход одного из входов.
Каждомуинформационному входу присваивается порядковый номер в двоичном коде,который называется адресом. Количество адресных и информационных входов можетбыть различно,но между ними существует жесткая связь
<img src="/cache/referats/2080/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><img src="/cache/referats/2080/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Для данной схемы число информационных входов равночислу индицируемых разрядов то есть пятнадцати. В соответствии с уравнениемопределяемым число адресных входов А
<img src="/cache/referats/2080/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
следовательночисло адресных входов в схеме мультиплексора пять.
Составляем таблицу истинности(таблица 2.1) и следуя из таблицы уравнения. Затем строим схему мультиплексора(рисунок 2.1). Исходя из полученной схемы выбираем серийную микросхемумультиплексора и строим коммутатор.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">Таблица 2.1
Адресные входы
Вход разрешения
Выход
А4
А3
А2
А1
А0
С
Q
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Stencil">.
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Stencil">.
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Stencil">.
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Stencil">.
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Stencil">.
1
D0
1
1
D1
1
1
D2
1
1
1
D3
1
1
D4
1
1
1
D5
1
1
1
D6
1
1
1
1
D7
1
1
D8
1
1
1
D9
1
1
1
D10
1
1
1
1
D11
1
1
1
D12
1
1
1
1
D13
1
1
1
1
D14
1
1
1
1
1
D15
1
1
D16
1
1
1
D17
1
1
1
D18
Уравнениемультиплексора:
<img src="/cache/referats/2080/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
Пополученному уравнению строим коммутатор в базисе И-НЕ (рисунок 2.1).
Для построения коммутатора на промышленных ИМС выбираем одну микросхему К133КП1 и одну микросхему К133КП2. К133КП1 — 16 — входовый цифровой мультиплексор (рисунок 2.2). Он позволяет с помощью четырех адресных входов выбора S0 -SЗ передать данные,поступающие на один из входов I1 — I16 в выходной провод<img src="/cache/referats/2080/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030">. По — другому,данный мультиплексор — это 16- позиционный переключатель,снабженный инвертором на выходе. Режимы работы мультиплексора КП1 даны в табл. 2.2. Если на вход разрешения <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> подано напряжение высокого уровня,на выходе Yтак же появится высокий уровень независимо от адреса S0 — SЗи данных на входах I1 — I16. Напряжение низкого уровня на входе <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1032">
<img src="/cache/referats/2080/image016.jpg" v:shapes="_x0000_i1033">
Рисунок 2.2
Таблица 2.2
Вход
Выход
Вход
Выход
Выбор
Разре-шение
Выбор
Разре-шение
S3
S2
S1
S0
E
Y
S3
S2
S1
S0
E
Y
B
B
H
H
H
H
9
H
H
H
H
H
I1
B
H
H
B
H
10
H
H
H
B
H
I2
B
H
B
H
H
11
H
H
B
H
H
I3
B
H
B
B
H
12
H
H
B
B
H
I4
B
B
H
H
H
13
H
B
H
H
H
I5
B
B
H
B
H
14
H
B
H
B
H
I6
B
B
B
H
H
15
H
B
B
H
H
I7
B
B
B
B
H
16
H
B
B
B
H
I8
B
Для построения необходимогокоммутатора данной ИМС недостаточно. Для коммутации трех оставшихся входовтребуется еще одна ИМС,в качестве которой модноиспользовать промышленный мультиплексор К133КП2.
<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">Микросхема К133КП2 (рисунок 2.3) содержит два четырех входовых мультиплексора,имеющих общие входы выбора S0 иS1. У мультиплексоров МS A и MSесть собственные входы разрешения не <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1034">а и <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1035">b. От выхода каждого мультиплексора получаем код в не инверсной форме. Входы разрешения можно независимо использовать для стробирования выходов Y:если на вход <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> подать напряжение высокого уровня,логический уровень на выходе Yстанет низким независимо от сигнальных и адресных входов. Если вход <img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> активный,на выходе отображается тот уровень,который присутствует на выбираемом входе. Состояние мультиплексора К133КП2 дано в таблице 2.3.
Рисунок 2.3
Таблица 2.3
Вход
Выход
Выбор
Разрешение
S2
S1
<img src="/cache/referats/2080/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
Y
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">*
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">*
B
H
H
H
H
I 1
H
B
H
I 2
B
H
H
I 3
B
B
H
I 4
Длякоммутации данных с 1 по 16 используется микросхема К133КП1,управление коммутацией будет производится четырьмя разрядами адреса — А1-А4.Пятый разряд адреса А5 используется для переключения ИМС,т.к.16 вход коммутатора подключается к выходу по адресу А1=1,А2=1,А3=1,А4=1, а А5=0,онбудет подаваться на вход разрешения мультиплексора КП1,что обеспечит работу ИМС.Вход разрешения у микросхемы КП2 инверсный,следовательно для работывторой половины коммутатора необходимо подавать на него инверсный сигнал А5.Выходы ИМС объединим по логическому ИЛИ,предварительно инвертироваввыходы КП1.
Длянашей схемы нужно четыре пары таких схем(рисунок 2.4). Первая парасхем будет содержать первый разряд выводимой цифры,вторая пара второй разряд,третьяпара третий,а четвертая — четвертый (так как используетсядвоичный код).
3. <span Times New Roman"">
Выбор ИМС счетчикаСчетчикпредставляет собой устройство предназначенное для подсчета числа сигналов,поступающих на его вход и фиксации этого числа в виде кода,хранящегосяв триггерах. Количество разрядов счетчика определяется наибольшим числом,которое должно быть получено в каждом конкретном случае. Для счета и выдачирезультатов в счетчиках имеется один вход и n-выходов. Счетчик имеет М=2nустойчивых состояний,включая нулевое имаксимальное значение числа,до которого может вестисьсчет Nmax=2n-1,приn=5 Nmax=32,то есть счетчик должен состоять из пяти счетныхтриггеров,для того чтобы иметь К=32. Для данной схемынеобходим пяти разрядный счетчик с коэффициентом пересчета 19. Требуемогосчетчика в 133-ей серии нет. Следовательно,возьмем четырех разрядныйсчетчик К133ИЕ5 и добавим пятый разряд с помощью D-триггера переведенного всчетный режим.
ИМС К133ИЕ5 (рисунок 3.1) является четырехразрядным, асинхронным счетчиком пульсаций. Счетчик имеет две части:делитель на 2 (выход Q0;тактовый вход <img src="/cache/referats/2080/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1039">Q1 — Q3;тактовый вход <img src="/cache/referats/2080/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1040">,необходимо соединить выводы 1 и 12 (Q0 с <img src="/cache/referats/2080/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1041">,последовательность счета — таблица 3.2.
<img src="/cache/referats/2080/image022.jpg" v:shapes="_x0000_i1042">
Рисунок 3.1
Таблица 3.1
Выход сброса
Выход
R1
R2
Q0
Q1
Q2
Q3
B
B
H
H
H
H
H
B
Cчет
B
H
Счет
H
H
Счет
Таблица 3.2
Счет
Выход
Счет
Выход
Q0
Q1
Q2
Q3
Q0
Q1
Q2
Q3
H
H
H
H
8
H
H
H
B
1
B
H
H
H
9
B
H
H
B
2
H
B
H
H
10
H
B
H
B
3
B
B
H
H
11
B
B
H
B
4
H
H
B
H
12
H
H
B
B
5
B
H
B
H
13
B
H
B
B
6
H
B
B
H
14
H
B
B
B
7
B
B
B
H
15
B
B
B
B
Вкачестве триггера выбрали ИМС К133ТМ которая содержит два независимых Dтриггера ,имеющих общую цепь питания. У каждого триггера естьвходы D, S, R,а также комплиментарные выходы Q и <img src="/cache/referats/2080/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1043">.Входы Sи R — асинхронные,потому что они работаютнезависимо от сигнала на тактовом входе;активный уровень для нихнизкий. Для перевода триггера в счетный режим необходимо соединить выход<img src="/cache/referats/2080/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1044"><sp