2 Розробка структурної і функціональної схем пристрою

2.1 Розробка структурної схеми пристрою

Розробку структурної схеми необхідно почати з розробки алгоритму функціонування пристрою. Останній повинен за допомогою символів або словесного опису відображати процес прийому, обробки й формування вхідних, керуючих, інформаційних і вихідних сигналів.

Алгоритм функціонування розробляється на основі аналізу принципів і схем побудови аналогічних устроїв. Аналіз повинен містити короткі відомості про принципи побудови або схеми відомих пристроїв. У ході аналізу принципи побудови або схеми пристроїв доцільно розташовувати послідовно, по шляху наближення до вимог проектованого пристрою.

2.2 Розробка функціональної схеми

Схема функціональна електрична відображає структуру пристрою у вигляді функціональних блоків. При розробці функціональної схеми обґрунтовується склад кожного блоку структурної схеми у вигляді функціональних вузлів і пристроїв.

Для зображення функціональних вузлів застосовуються спеціальні елементи (рис.1).

Рисунок 1 – Зображення функціонального елемента

(F - виконувана функція)

При побудові функціональних і принципових схем входи розташовуються ліворуч, а виходи – праворуч. Величина С приймається з умови С=5·n мм (n = 2,3,...). Для простих елементів можуть бути відсутніми праве (ліве) або обоє додаткових поля. При наявності додаткових полів у них вказується призначення входів (виходів).

Розробка функціональної схеми закінчується визначенням функціональних вузлів.

Розроблена функціональна схема і параметри функціональних елементів є основою для проектування електричної принципової схеми.

3 Розробка принципової схеми пристрою

Принципову схему розробляємо на основі функціональної, підбираючи для кожного елемента зі спеціальних довідників типономінали, що відповідають ГОСТу.

3.1 Вибір елементної бази

Метою вибору елементної бази є обґрунтування серії (або серій) інтегральних мікросхем, а також інших електрорадіоелементів, необхідних для раціональної реалізації проектованого пристрою.

Вибір елементної бази доцільно ілюструвати умовно-графічним позначенням і таблицею істинності.

3.2 Проектування блоку відображення

Для відображення цифрової інформації в системах часто використовуються світлодіодні семисегментний індикатори. Вони прості в управлінні, мають високу яскравість, широкий діапазон робочих температур і низьку вартість.

Світлодіодний семисегментний індикатор являє собою сім світлодіодів розташованих в певному порядку і об'єднаних конструктивно (рис. 2). Кожен сегмент індикатора може світитися або не світитися, залежно від значення відповідної вихідний функції, що управляє його світінням. Запалюючи одночасно декілька світлодіодів можна формувати на індикаторі будь-яку десяткову цифру, а також спеціальні символи.

Рисунок 2 – Позначення сегментів індикатора

Індикатори розрізняються за типом з'єднання світлодіодів - загальний анод, загальний катод, за кількістю відображуваних розрядів - однорозрядні, дворозрядні і т.д. і за кольором - червоні, зелені, жовті і т.д.

а)

б)

Рисунок 3 – Схема семисегментного індикатора із загальним анодом (а), із загальним катодом (б)

Згідно завданню ввімкненому сегменту відповідає сигнал логічної одиниці.

Даний блок розробляється методом синтезу логічних пристроїв з кількома виходами, тобто на вході логічного пристрою є 4-х значная двійкова комбінація, а на виході 7-ми значна комбінація (семисегментний код).

Синтез даного перетворювача проводиться за допомогою мінімізації кожної вихідної функції окремо методом карт Карно. При мінімізації методом карт Карно потрібно прагнути, щоб число областей було мінімальним, а кожна область містила якомога більше число клітин. Так як пристрій, що синтезується, є пристроєм з кількома виходами, то для отримання мінімальної схеми необхідно в картах Карно об’єднати мінімальну кількість областей, що забезпечують покриття максимальної кількості клітин, що містять 1 або 0.