Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование управляющих цифровых устройств. Учебно-методическое пособие
.pdf
Расчёты выполняются в международной системе единиц измерения (СИ).
Условные графические и буквенные обозначения в схемах должны
соответствовать требованиям ЕСКД ГОСТ 2.001-2013 «Общие положения»,
2.102-2013 «Виды и комплектность конструкторских документов», ГОСТ
2.105-2019 «Общие требования к текстовым документам», ГОСТ 2.106-96
«Текстовые документы», ГОСТ 2.109-73 «Основные требования к чертежам»,
ГОСТ 2.702-2011 «Правила выполнения электрических схем. Общие
требования», ГОСТ 2.721-74 «Обозначения условные графические в схемах.
Обозначения общего применения», ГОСТ 2.743-91 «Обозначения условные
графические в схемах. Элементы цифровой техники»
На титульном листе пояснительной записки указывается:
наименование университета и кафедры, тема курсового проекта, номер
варианта, фамилия и инициалы студента; внизу - год выполнения работы.
Следующая после титульного листа страница должна содержать исходные
данные и задание на курсовой проект.
Пояснительная записка должна содержать следующие разделы.
1) Задание на проектирование
2) Введение
3) Логический синтез счётчика с произвольным порядком счета,
функциональная схема счётчика
4) Расчёты ключей для оптопары, реле, светодиода
5) Разработка функциональной схемы сопряжения с выходами
микрокомпьютера соответствующей схеме ЦУУ Рис. 1
(структурные элементы DD1, DD2, DD4-DD8).
6) Схема электрическая принципиальная ЦУУ. с применением
микросхем серии, указанной в варианте задания.
7) Перечень элементов разработанной схемы ЦУУ.
8) Выводы
8 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
В курсовом проекте должен быть
1) разработан для цифрового устройства управления многофазный
генератор импульсов (МГИ) на основе синхронного счётчика с
порядком счёта, соответствующим варианту курсового проекта
(Табл. 1),
2) построена временная диаграмма (МГИ), пример которой приведён
на Рис. 37,
3) проведён анализ счётчика на наличие побочных циклов и
заблокированных состояний, при их наличии скорректировать
схему счётчика,
4) рассчитаны электронные ключи для управления элементами
индикации, реле и оптронами оптопар, также соответствующими
варианту курсового проекта (Табл. 2).
41
8.1 Часть 1 курсового проекта
№№
варианта
Номер такта
Серия
ЦИМС
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15
1
0 1 3 2 6 7 5 4 12
13
15
14
10
11 9 8
К155
2
0
15
14
13
12
11
10 8 9 7 6 5 3 4 2 1 564
3
0 2 9 6 8
10
12 1 14 3 5 7 4
11
13
15
К1533
4
0 7 6 9 12
15 1 4 3 10
13 2 5 8 11
14
К1561
5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
К555
6
0
11 3 9 8 7 6 5 4 10 2 1
К155
7
0 3 4
12
11 7 5
15 2 1 8 9
14
6
564
8
0
15 1 14 2 13 3 12 4 11 5 10 6 9 7 8
К1533
9
0 1 8 9 12 4 15 3 6
10
0
К1561
10
0 4 1 3 15
14
10 9 5 6 8
К555
11
0 4 8
12 1 5 9 13 1 5
10
15
К155
12
0 7 13 2 15 4 8 1 6
564
13
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
К1533
14
0 2 4 6 8
10
12
14 1 3
К1561
15
0 1 2 3 4 5 6 7 8
15
К555
16
0 4 2
15 6 9 3 1
11
12 7 14
К155
17
0 6 8 2 10
14 1 7 4 12
15
13
3
564
18
0
10 3 1 4 7 9 12 2 8
11 5 13
14
К1533
19
0
13
14
12
10 9 8 6 7 4 5
К1561
20
0 1 2 3 12
13
14
15 4 5 6 9
10
11
К555
Табл. 1. Варианты для проектирования многофазного генератора
42
номер
такта
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
12
13
14
15 код
варианта
0 1 3 2 6 7 5 4 12
13
15
14
10
11 9 8
мл.
разряд
Q1
0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0
Q2
0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
Q3
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0
ст.
разряд
Q4
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
f такт
мл.
разряд
Q1
Q2
Q3
ст.
разряд
Q4
Рис. 37 Пример построения временной диаграммы 4-х разрядного счётчика
43
8.2 Часть 2 курсового проекта.
№№
варианта
Оптопара
Тип реле
Паспорт реле
Светодиод
Лампа
накаливания
Серия ЦИМС
1
АОТ126А
РЭС-9
РС4.529.029-04
АЛ102Б
МН 2,5-0,29
К155
2
АОТ127А
РЭС-9
РС4.529.029-05
АЛ102В
МН 2,5-0,29
564
3
АОТ128Д
РЭС-9
РС4.529.029-06
АЛ102Г
МН 3,5-0,26
К1533
4
АОТ162А
РЭС-9
РС4.529.029-08
АЛ102Д
МН 6,3-0,3
К1561
5
АОТ165А1
РЭС-22
РФ4.523.023-01
АЛ112А
МН 6,3-0,3-1
К555
6
АОТ174А
РЭС-22
РФ4.523.023-02
АЛ112Б
МН 18-0,1
К155
7
КР249КН4А
РЭС-22
РФ4.523.023-05
АЛ112В
МН 26-0,12-2
564
8
КР249КН4К
РЭС-22
РФ4.523.023-07
АЛ112Г
E 13,5-0,16
К1533
9
АОТ101
РЭН-18
РХ4.564.501
АЛ112Д
E 13,5-0,06-1
К1561
10
АОТ165А
РЭН-18
РХ4.564.502
АЛ112Е
EД 13,5-0,12
К555
11
КР249КН2А
РЭН-18
РХ4.564.503
АЛ112Ж
EД 26-0,12
К155
12
КР249КН5А
РЭН-18
РХ4.564.504
АЛ112И
МН 2,5-0,6
564
13
АОД101
РЭН-18
РХ4.564.506
АЛ112К
МН 4,0-0,45
К1533
14
АОД107
РЭН-18
РХ4.564.508
АЛ112Л
E 13,5-0,06-2
К1561
15
АОД130
РЭН-18
РХ4.564.509
АЛ112М
Е 2,5-0,12
К555
16
АОТ126А
РЭН-18
РХ4.564.511
АЛ301Б-1
МН 2,5-0,29
К155
17
АОТ127А
РЭС-9
РС4.529.029-08
АЛ307А
МН 2,5-0,29
564
18
АОТ128Д
РЭС-22
РФ4.523.023-01
АЛ307АМ
МН 3,5-0,26
К1533
19
АОТ162А
РЭС-22
РФ4.523.023-02
АЛ307Б
МН 6,3-0,3
К1561
20
АОТ165А1
РЭС-22
РФ4.523.023-05
АЛ307БМ
МН 6,3-0,3-1
К555
Табл. 2. Варианты задания расчёта электронных ключей для управления элементами индикации и управления
44
9 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект выполняется в два этапа.
Этап первый
На первом этапе должен быть изучен функциональный состав серии
микросхем, определенный заданием на курсовое проектирование.
Используя полученные сведения о функциональном составе, применяя
критерий минимизации цифровых схем по количеству корпусов ЦИМС
разработать:
- счётчик с произвольным порядком счёта (элементы DD3,
комбинационная схема КС);
- схему сопряжения с выходами микрокомпьютера (логические
элементы DD1, DD2, DD4-DD8).
При разработке схемы сопряжения должны быть учтены виды сигналов,
поступающих от микрокомпьютера (прямые/инверсные), а также виды
сигналов, поступающих на нагрузки ключей (включена/выключена). С выхода
оптопар на ИУ сигналы должны передаваться в той же фазе, в которой они
поступают от микрокомпьютера. Единичным на выходе оптопары считается
открытое состояние фототранзистора (фотодиода).
Этап второй
Разработать электронные ключи, согласованные с заданными
нагрузками (оптопары, в количестве равным количеству разрядов счётчика,
реле, светодиод, табло «Авария», содержащее количество ламп накаливания,
указанных в задании). Разработка функциональной схемы сопряжения с
выходами микрокомпьютера и схема электрической принципиальная ЦУУ,
перечня элементов. Оформление пояснительной записки.
45
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ТРИГГЕРЫ
Триггеры составляют основу цифровых устройств и устройств
вычислительной техники. Используются при построении устройств
временного и долговременного хранения информации, пересчётных
устройств, преобразователей последовательного двоичного кода в
параллельный и обратно, в схемах синхронизации и других схемах,
использующих основное свойство триггеров – способность находиться в
одном из устойчивых состояний неограниченно долго. Устройство и
функциональные особенности триггеров описаны в технической и учебной
литературе, посвящённой цифровой схемотехнике. Сведения, приведённые в
настоящем приложении изложены по книге [3].
Триггерами называют большой класс электронных устройств,
обладающих двумя и более устойчивыми состояниями электрического
равновесия, способных под действием внешних (управляющих,
переключающих) сигналов переключаться в любое из этих состояний и
находиться в них сколь угодно долго после прекращения их действия. Если
таких устойчивых состояний два, то триггеры называются бистабильными,
при этом каждое состояние легко различимо по уровням напряжений на его
выходах. Бистабильные триггеры, как правило, имеют два выхода (плеча),
хотя о состоянии триггера можно судить по одному из них, который является
прямым выходом и обозначается Q; второй выход называется инверсным и
обозначается . О состоянии триггера достаточно судить по уровню сигнала
на одном из его выходов. Приняв одно из состояний триггера за 1 (т. е. Q = 1),
второе за 0 (т. е. Q = 0), можно считать, что триггер хранит (помнит) один бит
информации, записанной в двоичном коде [3].
Схема триггера с потенциальным кодированием, обобщённая
структурная схема которого показана на рис. I.1 состоит из элемента памяти
(как правило, собственно триггера с двумя устойчивыми состояниями) и
схемы управления с рядом входов .
Рис. I.1 Обобщённая структурная схема триггера
Схема управления преобразует поступающую на ее входы
информацию в одну из комбинаций сигналов 00, 01, 10, 11, действующих
непосредственно на входы собственно триггера. Входы
, на
которые поступает записываемая информация, называют информационными,
46
или логическими. Кроме логических схема триггера может иметь тактовые
входы или входы синхронизации
, разрешающие входы —
, а
также входы непосредственной установки триггера. Всё многообразие
применяемых триггеров определяется организацией схемы управления,
которая сама может содержать дополнительные элементы памяти, и её
связями с выходами триггера и .
В основу классификации триггеров положены следующие признаки:
способ схемной реализации, функциональный признак, способ записи
информации в триггер, способ управления записью информации. Рассмотрим
некоторые из них (классификация триггеров подробно изложена в [3].
Функциональный признак предполагает деление триггеров по виду
характеристического уравнения, описывающего их поведение
(функционирование). Это уравнение в общем случае записывается в виде
и отражает состояние выхода триггера в момент
в
зависимости от комбинации сигналов, действующих на входах триггера
, и его состояния в момент . Другими словами, характеристическое
уравнение описывает реакцию триггера на комбинацию сигналов, поданных
на его входы в момент предшествующий моменту
. В соответствии с
функциональным признаком различают триггеры и других типов,
т. е. по функциональному признаку присваивается название триггеру. Причём
название триггера обычно даётся по обозначению его информационных
входов, которым вместо символов на обобщённой структурой схеме
присваиваются символы и т. д. Например, RS-триггер имеет два
информационных (логических) входа (R и S), из которых вход R эквивалентен
входу А1 а вход S — входу А2.
Способ записи информации в триггер. В соответствии с этим
признаком триггеры классифицируются по времени обновления информации
с учётом её привязки к тактовой (синхронизирующей) частоте, действующей
в устройстве. По этому признаку триггеры подразделяются на асинхронные и
синхронные (тактируемые). К асинхронным относятся триггеры, которые
имеют только информационные входы. Запись информации в такие триггеры
осуществляется асинхронно, т. е. в произвольные моменты времени
относительно частоты синхронизирующих импульсов, а именно: в момент
поступления управляющих сигналов на информационные входы.
В отличие от асинхронных, синхронные триггеры, кроме
информационных, имеют дополнительные синхронизирующие
(тактирующие) входы С. Запись информации в такие триггеры осуществляется
только в момент действия тактирующего импульса (ТИ) на входе С.
В настоящем курсовом проекте для построения синхронных счётчиков с
произвольным порядком счета используются синхронные и триггеры.
47
Для проектирования функциональной схемы счётчика нас будет интересовать
а)
б)
J(n)
K(n)
Q(n)Q(n+1)
D(n)
Q(n)Q(n+1)
0 X 00
0 00
1 X 01
1 01
X 1 10
0 10
X 0 11
1 11
характеристическое уравнение триггера.
Характеристическое уравнение триггера может быть записано как в
аналитическом виде, так и в табличном. Учитывая, что порядок синтеза
счётчика в настоящих методических указаниях основан на применении карт
Карно, характеристические уравнения приводятся в табличном виде. В
характеристические уравнения триггеров не включены зависимости
переходов триггеров от состояния асинхронных R и S входов, так как они не
участвуют в формировании временной диаграммы многофазного тактового
генератора, а используются лишь для установки триггеров в исходное
положение, задаваемое микрокомпьютером.
Таблица I.1 Характеристические уравнения JK – триггера (а) и D –
триггера (б)
Символом «Х» в таблицах обозначено любое состояние управляющего
входа (0 или 1), означающее независимость соответствующего перехода
триггера Q(n)Q(n+1) от состояния на управляющем входе J или K.
Принципиальную схему устройства следует разрабатывать
применительно к конкретной микросхеме из заданной серии интегральных
схем с учётом наличия или отсутствия инверсии на управляющих входах и
типа записи информации в триггер по входу синхронизации C (импульсное
или потенциальное управление, единичный или нулевой уровень
записывающего сигнала и т.п.). Необходимые сведения приведены в
соответствующих справочниках.
48
ПРИЛОЖЕНИЕ II
(продолжение)
Е24
Е12
Е24
Е12
допуск 5%
допуск 10%
допуск 5%
допуск 10%
1,0
1,0
3,3
3,3
1,1
3,6
1,2
1,2
3,9
3,9
1,3
4,3
1,5
1,5
4,7
4,7
1,6
5,1
1,8
1,8
5,6
5,6
2,0
6,2
2,2
2,2
6,8
6,8
2,4
7,5
2,7
2,7
8,2
8,2
3,0
9,1
4
РЯДЫ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ РЕЗИСТОРОВ И
КОНДЕНСАТОРОВ
ГОСТ 28884-90 «Ряды предпочтительных значений для резисторов и
конденсаторов» (Выписка)
Числа, приведённые в табл.1, и группы чисел, кратные 10, составляют
ряды предпочтительных чисел и соответствующие им допускаемые
отклонения номинальных значений сопротивления резисторов и номинальных
значений ёмкости конденсаторов постоянной ёмкости.
Таблица II.1 Обозначение рядов предпочтительных значений
Например, при минимально допустимом расчётном значении резистора
495 Ом, при допуске 5% следует выбрать резистор с номинальным
сопротивлением 510 Ом, а при допуске 10% - 560 Ом.
ГОСТ 9663—75 «Резисторы. Ряд номинальных мощностей рассеяния»
(Выписка)
«2. Номинальные мощности рассеяния4 должны выбираться из
следующего ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,063; 0,1; 0,125; 0,16; 0,25; 0,4; 0,5; 0,63;
0,75; 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10 ; 16; 25; 40; 50; 63; 75; 80; 100;
125; 160; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000 Вт.»
Широко доступными являются резисторы с номинальными мощностями, отмеченными рамочками.
49
ПРИЛОЖЕНИЕ III
Номинальные значения, В
напряжения постоянного тока
напряжения переменного тока
предпочти-
тельные
дополни-
тельные
предпочти-
тельные
дополни-
тельные
–
2,4 – –
– 3 –
–
– 4 – – –
4,5 – – – 5 – 5
6 – 6
–
–
7,5 – – – 9 – –
12 – 12
–
–
15 – 15
24 – 24
–
–
30 – –
36 – –
36 – 40 – –
– – –
42
48 – 48 – 60 – –
60
72 – –
–
–
80 – – – – – 100
110
–
110
–
–
125 – –
220 – – – –
250 – –
400 – – – –
600 – –
РЯДЫ СТАНДАРТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Выписка из ГОСТ 29322-92
Таблица III.1 Обозначение рядов стандартных напряжений
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]