3.4 Синтез логічного пристрою
Задано (варіант №2) логічну функцію:
(3.1)
Складаємо таблицю істинності заданої логічної функції та карту Карно для трьох змінних (табл. 3.1, рис. 3.2).
Таблиця 3.1 - Таблиця істинності заданої логічної функції
Рисунок 3.2 – Карта Карно для заданої логічної функції у формі ДДНФ
На
підставі карти Карно перетворимо задану
функцію до форми ДДНФ:
.
(3.2)
Для реалізації спрощеної логічної функції (3.2) синтезуємо схему логічного пристрою (рис. 3.3)
Рисунок 3.3 - Схема логічного пристрою
Розроблений логічний пристрій (рис.3.3) використовує три логічні елементи одного типу: 3 елемента 2І-НІ. Обираємо мікросхему серії К155 – К155ЛА11, яка має 4 елемента 2І-НІ.
Рисунок 3.4 – Логічні елементи 2І-НІ серії К155
Обрана ІМС складається з чотирьох логічних елементів, тому в схемі логічного пристрою будуть підключені: К155ЛА11 – входи 1,2,4,5,9 та 10, виходи 3,6 та 8; (рис. 3.5).
Рисунок 3.5 - Схема електрична принципова логічного вузла
3. 5 Аналіз енергоспоживання та пропозиції по побудові джерела живлення
Схему генератора імпульсів будуємо на елементах 2І-НІ ІМС К155ЛА11 (рис. 3.6).
Рисунок 3.6 – Схема електрична принципова генератора імпульсів
Для трьох елементів DD2.1 - DD2.3 використаємо ІМС К155ЛА11, яка містить 4 елементи 2І-НІ;
Розрахуємо потужність споживання розробленими вузлами багатоканального цифрового кардіометра (табл. 3.2).
Таблиця 3.2 - Потужність споживання розробленими вузлами багатоканального цифрового кардіометра
Елемент |
ІМС |
Рспож, Вт |
Кількість |
АЦП |
К1107ПВ4 |
0,75 |
1 |
ОЗП |
К132РУ6А/Б |
0,075х6=0,45 |
6 |
Логіка |
К155ЛА11 |
0,01 |
1 |
Генератор імпульсів |
К155ЛА11 |
0,01 |
1 |
Усього |
1,22 |
9 |
|
За результатами розрахунку потрібної потужності будуємо схему джерела живлення для БЦК з розробленими блоками (рис. 3.7).
Параметри схеми:
Вхідна напруга 220В.
Вихідна напруга постійного струму 5 В.
Максимальний струм навантаження 2 А.
Коефіцієнт пульсацій 1000.
Рисунок 3.7 – Схема електрична принципова джерела живлення БЦК
Для побудови джерела живлення БЦК в якості елементів DА3 – DА5 використали ІМС КР142ЕН12А, які є регульованими стабілізаторами напруги компенсицаційного тепла й дозволяють регулювати вихідну напругу в межах 1,3…36 В. Ці мікросхеми стікі до імпульсних перевантажень по потужності й мають систему захисту від перевантажень по вхідному струму.
Схему електричну принципову багатоканального цифрового кардіометра з розробленими функціональними вузлами наведено на рис. 3.8.
Рисунок 3.8 - Схему електричну принципову багатоканального цифрового кардіометра з розробленими функціональними вузлами
Висновки
1. Зпроектовано багатоканальний цифровий електоркардіометр, призначений для ЕКГ одночасно по трьох відведеннях, перетворення отриманих сигналів в цифрову форму і запису їх в оперативний запам’ятовуючий пристрій для подальшого документування й аналізу.
2. Схему формування імпульсів положення зубців ЕКГ багатоканального блоку аналізатора цифрового кардіометра згідно із завданням побудовано на ІМС серії К155: компаратори К155СП1; логічні елементи К155ЛЕ2; елемент логічного підсумовування К155 ИМ3; лічильник К155ИЕ7; дешифратор К155ИД3.
3. Розраховані функціональні вузли електоркардіометра.
3.1. АЦП: Оскільки серед ІМС заданої серії КМ1555 немає АЦП, то виходячи з розрахованої необхідної кількості розрядів цифрового кода n = 8, обрано восьмирозрядний АЦП – велику інтегральну мікросхему К1107ПВ4.
3.2. Розраховані загальні параметри багатоканального цифрового кардіографа: максимальна частота перетворення по одному відведенню 416,67 кГц, що більше за обрану частоту перетворення fп = 400 Гц, тобто швидкодія елементів є високою і не обмежує побудову схеми кардіометра.
3.3. ОЗП: розрахований загальний об’єм пам’яті по усім l відведенням Ф = 86400 біт. Якщо вибирати ІМС пам’яті згідно з завданням з серії К155, наприклад ОЗП К155РУ7 на 1024 біт, то буде потрібно 85 корпусів ІМС, тобто серія ІМС К155 для розробленого кардіометра не оптимальна. Вибрано ІМС К132РУ6А/Б на 16 кбіт, тоді потрібна кількість корпусів ІМС дорівнює 6.
3.4. Синтезовано логічний пристрій для заданої логічної функції . Відповідно до завдання в якості логічних елементів обрано ІМС серії КМ155: елемент 2І-НІ – К155ЛА18.
3.5. Розроблено схему генератора імпульсів на елементах 2І-НІ ІМС К155ЛА11.
Розрахована потужність споживання розробленими вузлами багатоканального цифрового кардіометра становить 1,22 Вт.
Для побудови джерела живлення БЦК в якості елементів DА3 – D5 використані ІМС КР142ЕН12А, які є регульованими стабілізаторами напруги компенсицаційного тепла.