2 Разработка структурной и функциональной схем устройства

1. Разработка структурной схемы устройства

Требуемое устройство должно измерять длительность паузы между импульсами. Его работа будет заключаться в следующем: при подаче сигнала с генератора детектор заднего фронта обнаруживает задний фронт импульса, чем разрешает прохождение сигналов тактовой частоты на счётчик, который подсчитывает их количество. В это время детектор переднего фронта отслеживает сигнал на наличие окончания паузы. После чего вырабатывает сигнал, который запрещает прохождение импульсов генератора к счетчику. В счётчике фиксируется код длительности измеряемого интервала, который подаётся на блок индикации и последовательно передаётся в двоично-десятичном коде в устройство обработки. Если длительность временного интервала больше диапазона измерения, производится сигнал ошибки, который выводится на панели отображения. Если ошибки не произошло, на индикаторе отображается содержимое счетчика и величина измеренного интервала передается в устройство обработки.

В состав устройства входят следующие элементы:

– детекторы фронтов(ДПФ, ДЗФ);

– блок подсчета тактовых импульсов;

– блок генерации тактовых импульсов;

– блок вывода;

– блок отображения;

– блок управления.

Рисунок 4 – Структурная электрическая схема устройства

2.2 Разработка функциональной схемы устройства

Детектор фронтов состоит из двух цепочек логических элементов. Первая из которых – цепочка из четырех элементов И-НЕ – детектор переднего фронта, предназначенный для выделения переднего фронта импульса и переключения триггера в «0» состояние, а также подает импульс для сброса счетчика.. Цепочка из элементов ИЛИ-НЕ отслеживает задний фронт импульса и переключает триггер в «1» состояние Схемы цепочек детекторов фронтов обеспечивают надежное переключение триггера.

Схема измерения длительности пауз состоит из логического элемента «И» а также счетчика. Логический элемент «И» пропускает тактовые импульсы от генератора через делитель частоты, только в том случае, если триггер находится в единичном состоянии. Счетчик обеспечивает подсчет импульсов тактового генератора на протяжении всего измеряемого импульса.

Схема блока индикации содержит регистр хранения, преобразователь кода, дешифратор и индикаторы. Использование регистра позволяет избежать мерцания во время подсчета. Запись в регистр выполняется только по окончанию подсчета длительности положительного импульса. Преобразователь кода необходим для преобразования двоично-десятичного кода с весами 2421 в двоичный код. Дешифратор необходим для преобразования двоичного кода в код для индикатора.

Рисунок 5 - Функциональная схема проектируемого устройства.

Схема блока вывода состоит из сдвигового регистра обеспечивающего преобразование параллельного кода в последовательный и передачу его в канал связи.

В состав тактового генератора входит генератор прямоугольных импульсов заданной частоты и делитель частоты, обеспечивающий передачу в ЛС с заданной скоростью, для сдвигового регистра.

Определим разрядность индикаторного устройства по формуле:

,

где D_max — максимальное значение измеряемой величины;

ΔD — точность измерения.

Для сокращения количества элементов при построении измерителя временных интервалов в качестве счетчика для подсчета тактовых сигналов используем двоично-десятичный счетчик, работающий в соответствии с кодом обмена с устройством обработки. Такой счетчик будет содержать 3 последовательно включенных одноразрядных двоично-десятичных счетчиков. Количество двоичных разрядов счетчика определим по формуле:

.

Разрядность регистра с параллельным вводом и последовательным выводом информации определим исходя из того, что для отображения каждого десятичного разряда требуется 4 бита:

.