Электрические параметры

Напряжение питания...........4,75…5,25 В

Входное напряжение высокого уровня...

Входное напряжение низкого уровня -0,5…+0,8 В

Выходное напряжение высокого уровня

при =-0,4 мA

Выходное напряжение низкого уровня при = 2 мА

Ток потребления

Выходной ток в состоянии “выключено”

Ток утечки на входах..................

Потребляемая мощность..............580 мВт

Тактовая частота

Емкость нагрузки

Минимальное время выполнения короткой команды .. 1,36мкс

Преобразователь

Асинхронный последовательный интерфейс по стандарту RS-232 обеспечивается с помощью преобразователя типа MAX233 (микросхема DD10) рис 25, подключенного к выводам TDO, DRI порта SCI. Соединение микроконтроллера с внешними устройствами по стандарту RS-232 производится через 9-контактный соединитель Х1 (рис 3.16).

Рис. 3.16

Используя его, можно подключить контроллер к управляющей микроЭВМ, или осуществить их объединение в сеть.

Соединитель Х1 имеет вид.

Рис. 3.17 Разъем

Интерфейсы com

Рис. 3.18 Разъем

Блок питания.

Источник электропитания должен обеспечить питание схемы усиления и коммутатора , +15 В и -15 В, для контроллера и его периферийных устройств +5 В, для индикаторов +9 В.

Суммарный потребляемый ток данных микросхем и нагрузки усилителя:

Выберем трансформатор ТПП261 ШЛМ 25-32 мощностью 31 ВА, напряжением вторичных обмоток 10 В, 10 В В, номинальным током в первичной 0.19 А и во вторичных обмотках 0.475 A.

Для выпрямления напряжения питания будем использовать диодный мост КЦ40Г (I_ПРmax=0.5 А).

В качестве стабилизаторов напряжения выберем микросхемы:

- для U_пит1=+15 В - микросхему К142ЕН8;

• для U_пит2=-15 В - микросхему К142ЕН11;

Для стабилизации номинального напряжения U_пит используем стабилитроны:

- для U_пит3=+9 В - стабилитрон КС190Г (I_ст=10 мА);

- для U_пит4=+5 В - стабилитрон КС156А (I_ст=5 мА);

Определим номиналы сопротивлений R₂₂ и R₂₃:

,

Из [E24] R₂₂=620 Ом, R₂₃=820 Ом

Рис. 3.19 Блок питания

Номиналы конденсаторы C₁-C₄ возьмем по 100 мкФ.

3.13. Система индикации

Система индикации будет аналоговой

Проектирование частотомера

Необходимо разработать частотомер, измеряющий частоту напряжения в диапазоне от 400(Гц) до 4000 (Гц) c погрешностью 5 (Гц) и с временем индикации 1.5 (с). В качестве частотомера будет использоваться электронно-счетный частотомер, работа которого снована на подсчете числа импульсов измеряемого сигнала. Частотомер состоит из мультивибратора, формирователя, RC-цепочки, пяти счётчиков, пяти дешифраторов, пяти жидкокристаллических индикаторов.

Рис. 3.20 Cтруктурная схема частотомера

Расчитаем RC цепочку:

Зададим ёмкость конденсатора C4 из ряда Е192, параметры которого :номинал 10(нФ)

точность ±0,5%

Значение резистора найдём из выражения τ=R9·C4;

Где τ<<1/4000=0,00025, Возьмём τ=0,000001

R9=τ/С4=0,000001/10нФ=100(Ом)

RC-цепочка производит сброс счётчика и работает по фронту импульса мультивибратора

Рис. 3.21 R-Cцепочка

Мультивибратор

Мультивибратор-генератор импульсов напряжения с формой, близкой прямоугольной, состоящий из широкополосных электронных усилителей, охваченных положительной обратной связью, глубина которой остаётся постоянной в широкой полосе частот. Его название отражает тот факт, что такое напряжение при разложении в ряд Фурье представляется рядом, содержащим много высших гармоник (мульти-много). Данный мультивибратор построен на основе микросхемы КР1006ВИ1. Для мультивибратора существуют специальные расчётные

формулы, мы ими воспользуемся. Длительность стадий зарядки Т1 и разрядки Т2 конденсатора можно оценить с помощью уравнений Т1=0,69(R5+R6)C3 (3.16)

Т2=0,69R5С3

Т1=1,5(с)-время индикации частоты, Т2=1(с)-время счёта.

Зададим С3=10(мкФ), его значение соответствует номинальному ряду Е192, тогда

R5+R6=Т1/0,69С3=1,5/0,69∙10∙0,00001=217391(Ом)

R5=T2/0.69∙C3=1/0.0000069=144928(Ом)

Рис. 3.22. Мультивибратор

R5=145(кОм)

Из номинального ряда Е192

R6=217391-144928=72463(Ом); R6=73,2(кОм) из номинального ряда Е192;

Частота генерируемых импульсов в данном случае равна: f=1/(Т1+Т2)=1/(1,5+1)=0,4(Гц) (3.17)

Выбираем значение С2=0,01(мкФ) соответствует номинальному ряду Е192.

Формирователь.

Расчёт формирователя сводится к выбору стабилитрона и диода, потому что операционный усилитель, входящий в формирователь, не влияет на работу усилителя-не создаёт помех, не влияет на коэффициент усиления.

В качестве диода VD1 выбираем диод с обратным напряжением, превышающим максимальное выходное напряжение усилителя. Диод Д310.

В качестве стабилитрона VD2 выбираем стабилитрон с напряжением стабилизации, равным уровню логической единицы для микросхем серии ТТЛ. Стабилитрон-КС407Б

R7=10(кОм); R8=2(кОм) из ряда Е192, точность ±0,5%

Для более чёткого выделения импульсов на выходе операционного усилителя

устанавливаем элемент И-НЕ на базе микросхем: КР1561ЛА10(после мультивибратора)

После формирователя включим триггер Шмита КР1533ТЛ3(триггер с эмитерной связью).

Обычно используется в качестве порогового устройства, реагирующего на определённый

уровень входного сигнала вне зависимости от скорости его изменения. Несимметричный триггер-это регенеративное устройство, имеющее гистерезисную передаточную характеристику, у которой выходной сигнал может принимать два значения. Переход от одного уровня сигнала к другому происходит скачкообразно при определенном значении входного сигнала - напряжении срабатывания. Возвращение в исходное состояние происходит при другом уровне входного сигнала-напряжении отпускания. Подобные регенеративные устройства обычно используются для формирования резких перепадов напряжения из сравнительно медленно меняющихся входных сигналов. В нашем случае сигнал после формирователя не является прямоугольным, поэтому мы ставим триггер Шмита.

Рис. 3.23 Формирователь

Для объединения сигнала с мультивибратора и формирователя ставится логический элемент 2И-НЕ с открытым стоковым входом (КР1533ТЛ2). Соединив 2 элемента И мы избавимся от инверсии на выходе.

Таблица 3.2

Вход		Состояние выхода
М	Ф
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

По таблице истинности строим графики, выходящие с формирователя, мультивибратора и после объединения на логическом элементе «И»

Рис. 3.24 Графики, поясняющие работу устройства вывода информации и частотомера.

Счетчиком называется узел для подсчета числа входных сигналов и хранения двоичного кода числа подсчитанных сигналов. Счетчики – это конечные автоматы, внутреннее состояние которых определяется только количеством сигналов «1», пришедших на вход. Сигналы «0» не изменяют их внутреннее состояние. В качестве счётчика возьмём четыре синхронных четырёхразрядных двоично-десятичных счётчика. К555ИЕ9. Содержит 236 интегральных элементов. Масса не более 1,2 гр.

Электрические параметры: Напряжение питания 27В±5%.

Входное U низкого уровня <0,5

Выходное U высокого уровня >2,5

Дешифратор. Дешифратор-это комбинационное устройство, позволяющее распознавать числа, представленные позиционным n-разрядным кодом. Дешифраторы применяют для расшифровки адресов ячеек запоминающих устройств, высвечивания букв и цифр на мониторе, индикаторах и других устройствах.

Возьмём дешифратор К555ИД6. Микросхема эта представляет собой двоично-десятичный дешифратор 4 на 10. Содержит

274 элемента. Масса не более 1,2 гр.

Индикатор.

Жидкокристаллические индикаторы относятся к числу пассивных приборов. В основу их работы положено свойство некоторых веществ изменять свои оптические показатели (коэффициенты поглощения, отражения, рассеивания, показатель преломления, спектральное отражение или пропускание, оптическую анизотропию, оптическую разность хода, оптическую активность) под влиянием внешнего электрического поля. Вследствие модуляции падающего света изменяется цвет участка, к которому приложено электрическое поле, и на поверхности вещества появляется рисунок требуемой конфигурации. В качестве веществ, имеющих подобные свойства, используют жидкие кристаллы.

Вкачестве ячейки индикации возьмем индикатор типа ЦИЖ-8.ЦИЖ-8 - одноразрядный цифро-знаковый индикатор с высотой цифры 40 мм. Работа основана на эффекте динамического рассеяния в жидких кристаллах. Корпус выполнен из стекла и компаунда с выводами под разъем. Масса не более 35 г. Основное назначение - отображение информации на табло группового пользования. Индикатор ЦИЖ-8 показан на рисунке 3.27.

Рис. 3.25 Индикатор

Предельные эксплуатационные данные

Минимальное напряжение управления эффективное: 15 В.

Максимальное напряжение управления эффективное: 30 В.

Диапазон рабочей частоты управляющего напряжения: 30-1000 Гц.

Диапазон рабочей температуры окружающей среды: I -50 °С.