Задание b

1. Постановка задачи

Разработайте принципиальную электрическую схему устройст­ва динамической цифровой индикации в соответствии с заданной структурной схемой рис. 1.

Обеспечьте индикацию n - десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах. Ввод информации производит­ся параллельно в двоично-десятичном коде (тетрадами: единицы, десятки, согни, тысячи), см. рис. 1.

Коммутатор обеспечивает поочередное подключение входной информации (цифру единиц, цифру десятков и т.д. в двоично-деся­тичном коде). Преобразователь У2 двоично-десятичный (2-10) код преобразует в код семисегментного цифрового индикатора. Счет­чик УЗ непрерывно подсчитывает входные импульсы, подаваемые от генератора Gт , коэффициент пересчета счетчика N = n, т.е. числу индикаторов. Каждое состояние счетчика У3 дешифрирует дешифратор У4, подключая соответствующий индикатор. Конкретные типы микросхем выберите в Приложении.

П. Содержание задания

I. Разработайте принципиальную схему коммутатора У1 на микросхемах муль­типлексоров серии KI55. Следуйте методическим указаниям с.

I.I. Выполните синтез мультиплексора, коммутирующего n информационных входов, данные по вариантам приведены в табл. 1.

1.1(а). Приведите таблицу истинности мультиплексора и его условное графическое изображение.

1.1(6). Запишите логическую функцию выхода Q в СДНФ.

1.1(в). Постройте логическую схему данного мультиплексора.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
n – число индикатора	4	5	6	4	5	6	4	5	6	4

1.2. Произведите выбор микросхемы мультиплексора для ва­шего варианта, см. Приложение.

1.3. Начертите полную схему коммутатора на выбранных ва­ми в п. 1.2 микросхемах мультиплексора.

2. Произведите выбор микросхемы преобразователя У2 двоич­но-десятичного кода в код цифрового индикатора. Тип индикатора задан в табл. 1.

2.1. Начертите УГО выбранного преобразователя и его таб­лицу истинности со всеми обозначениями, принятыми по данной микросхеме. Следуйте методическим указаниям с..

3. Подключите к выходам преобразователя параллельно п-цифровых индикаторов, см. структурную схему рис. 1.

4. Выберите микросхему двоичного счетчика (У3) и начерти­те его условно-графическое обозначение.

4.1. Начертите таблицу состояний счетчика с учетом того, что коэффициент пересчета N = n., см. табл.1 (где n -число индикаторов).

4.2. Начертите диаграмму состояний заданного счетчика n-ым входным импульсом все триггеры счетчика сбросятся в "0", проверьте соответствие.

4.3. Обеспечьте "Уст. 0" в счетчике путем определенного соединения выходов счетчика со входами R .

Рисунок 1 – Структурная схема устройства цифровой динамической индикации

5. Выполните синтез дешифратора У4, который расшифровыва­ет состояние счетчика и формирует номер (адрес) подключаемого индикатора. По структурной схеме (см. рис.1) проследите под­ключение выходов счетчика У3 ко входам дешифратора У4.

5.1. Составьте таблицу истинности дешифратора У4 с учетом заданного вам значения n (табл.1 ).

5.2. Запишите логические функции выходов через операцию И, а также через операцию И-НЕ.

5.3. Постройте логическую схему дешифратора в базисах И, ИЛИ, НЕ, а также в базисе И-НЕ.

5.4. Произведите выбор микросхемы дешифратора, начертите УГО этой микросхемы. Выходы подключите соответственно к каждому индикатору.

6. Начертите полную принципиальную электрическую схему устройства динамической цифровой индикации, соответствующую структурной схеме рис.1 , используя УГО интегральных микро­схем всех устройств У1 - Уп, выбор которых произведен вами в п.п. 2-5.

6.1. Обозначьте все микросхемы в соответствии с требова­ниями ЕСКД как DD1, DD2 и т.д., логические элементы микросхе­мы обозначайте DD1.1, DD1.2 и т.д. Проставьте номера выводов микросхем.

6.2. Нанесите на принципиальную схему логические сигналы (I и 0), соответствующие фиксированному состоянию схемы в мо­мент высвечивания заданной цифры i- ым индикатором. Данные приведены в табл. 2.

Таблица 2 – Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
i–й индикатор	3	4	5	3	4	5	3	4	5	3
Цифра	1	2	3	4	7	6	7	8	9	0

Обозначьте шины, передающие сигнал логической единицы, жирной линией.

7. Приведите перечень элементов для данной принципиальной схе­мы.

8. Дайте краткое техническое описание работы схемы устрой­ства динамической цифровой индикации в целом и конкретно для фиксированного состояния, определенного данными табл. 2.

III МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ

Назначение схемы динамической цифровой индикации

Динамическая цифровая индикация широко применяется в радиоизмерительной аппаратуре. В отличие от статической индика­ции, когда осуществляется постоянное подсвечивание индикатора, при динамической индикации осуществляется поочередное включе­ние индикаторов через общую цепь преобразования кода. Достоин­ство - экономия преобразователей кодов и соединительных прово­дов, что весьма существенно, если схема динамической цифровой индикации удалена от источника информации. Сущность работы схемы цифровой динамической индикации представлена в постанов­ке задачи, см. с., о роли счетчика в схеме.

На вход счетчика У3 подаются тактовые импульсы от генера­тора Gт, период тактовой частоты которых выбирают выше разре­шающей частоты человеческого глаза, т.е. от 10 до 15 мс, чтобы не было заметно "мигания" индикаторов. Число индицируемых цифр представлено количеством индикаторов в схеме и определя­ет коэффициент пересчета счетчика У3, кроме того, число выхо­дов (разрядов) счетчика равно числу адресных входов мультиплек­сора.

Принцип работы схемы динамической цифровой индикации

Например, если необходимо высветить" (индицировать) пер­вую цифру измеряемого параметра (единицы), то разряд "I" под­ключается ко входу D₀ первого мультиплексора, разряд "2" - ко входу D₀ второго мультиплексора и т.д., разряд "8" подключает­ся ко вxодy D₀ четвертого мультиплексора при поступлении ком­бинации 00 ( либо 000) на адресные входы А мультиплексоров. Адрес 00 (000), 01 (001) и т.д. задается на входах мультиплексоров сигналами с выходов счетчика У3, см. рис. 1. Двоичные комбинации 00, 01 и т.д. отражают состояние счетчика при по­ступлении входных импульсов от генератора Gт. В рассматривае­мом примере при комбинации 00 (000) на адресных входах А ин­формация со входов Д₀ передается на выходы Q мультиплексо­ров. Например, если индицируется цифра "9" (единицы), то на входах D₀ и, соответственно, на выходах Q мультиплексоров присутствует двоичный код 1001, см. рис. 2. Этот двоично-де­сятичный код поступает на вход преобразователя У2 (2-10) в 7-S (двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора).Вы­ходы данного преобразователя передают сигналы на входы перво­го полупроводникового цифрового индикатора и высвечивают соот­ветствующую цифру, в нашем примере 9.

С приходом следующего входного импульса от генератора Gт счетчик У3 фиксирует состояние 01 (либо 001), этот двоичный код поступает на адресные входы мультиплексоров и подключает разряды цифры десятков со входов D₁ мультиплексоров к выходам Q. Цифра десятков в двоично-десятичном коде поступает на входы преобразователя У2, выходные сигналы которого поступают на входы индикаторов, но в данный момент подключается только один, номер которого соответствует коду 01 (01₍₂₎ = 1 ₍₁₀₎).

Номер подключаемого индикатора задается в двоичном коде с выходов счетчика УЗ, который затем дешифрируется дешифрато­ром У4. Выходы дешифраторов подключены ко входам S индика­торов У5, У6, ... Уn, см. рис. 1. Таким образом, в данный момент времени первый индикатор "высветит" цифру 9 ( "единицы" в нашем примере). С приходом следующего тактового импульса со­стояние счетчика УЗ станет 01 (001), подключается второй ин­дикатор и высветит следующую цифру ("десятки" в нашем приме­ре) и т.д.

I. Выбор схемы коммутатора.

Для выполнения задания п. I выясните роль коммутатора У1 в данной схеме, изучив назначение и принцип работы рассматри­ваемой схемы. Разберите принцип построения коммутатора У1 на мультиплексорах, см. рис. 2.

Число мультиплексоров в схеме коммутатора равно п, т.е. равно числу десятичных разрядов индицируемого параметра, что соответствует числу индикаторов в схеме. Данные для своего ва­рианта берите из табл. 1.

1.1 Синтез мультиплексора

Число информативных входов мультиплексора Д₀ – Д _n-1 нам задано в табл. 1 и равно п, . В соответствии с этим число адресных входов А легко определить из соотношения

n ≤ 2^А, где А - число разрядов адреса (или число ад­ресных входов).

Так, для n = 4 число адресных входов равно 2 (A₁ и А₂), см. рис. 14 Для n = 5, либо 6 число адресных входов равно 3 (A₁, A₂ и А_з). Методика синтеза мультиплексора представлена в [I, с. 194-195].

1.1(a). В отчете приведите ответы к п.1.1(а) в виде рисунка , см. рис. 3.

DD1 DD3

MS

S₁

D₀

D_n-1

S₂

D₀

D_n-1

A₁

A₂

1 DC

2

4

8

a

b

c

d

e

f

g

1

0

0

1

1Q

2Q

1

DD2

S₁

D₀

D_n-1

S₂

D₀

D_n-1

A₁

A₂

MS

1Q

2Q

От выходов

счетчика

Рисунок 2 – Схема коммутатора

D0 D1 Dn-1 A1 Am MS Адр.входы Информ. входы А дресные входы				Выход
А1 .	А2		Аm	Q
Q				D0 D n-1

Рисунок 3 – Условное графическое обозначение и таблица истинности мультиплексора

1.1(6). Изучите [l, с. 195 , выражение(3.24)], следуя мето­дике, запишите Q для своего варианта.

1.1(в) Логическую схему мультиплексора постройте в бази­се И, ИЛИ, НЕ либо в базисе И-НЕ, при этом следует выполнить предварительно преобразования.

1.2 При выборе микросхемы мультиплексора обратите внима­ние на то, что число информационных входов D выбранной микро­схемы должно быть не меньше заданного числа п,, больше может быть, но тогда лишние входы будут не задействованы (в схеме подключены на корпус).

С малым числом информационных входов коммутируемых кана­лов (n ≤ 4) целесообразно выбирать микросхему сдвоенного мультиплексора. В таких мультиплексорах задание адреса осу­ществляется одновременно для обеих половинок схемы. Незадействованные стробирующие входы С (в обозначениях для микросхем S, S либо Х1, см. Приложение) подключайте на корпус.

1.3 Вычертите, используя УГО выбранной в п. 1.2 микро­схемы мультиплексора, полную схему коммутатора аналогично рис. 2 с принятым для микросхемы обозначением и нумерацией выводов.