Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора - Радиоэлектроника - Скачать бесплатно
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Пояснительная записка
Тема: УСТРОЙСТВО СЕЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ
СЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДЕКАТОРА
КП 2201
453К
Преподаватель
Швайка О. Г.
Учащийся Бляхман Е.С.
УТВЕРЖДЕНО
предметной комиссией
« » __________________________ 2004г.
Председатель _______________________
З А Д А Н И Е
на курсовое проектирование по курсу ЭЦВМ и МП
учащемуся Бляхман Е.С. IV
курса 453-К группы
СПИШЭ
техникума
(наименование среднего специального
учебного заведения)
(фамилия,
имя, отчество)
Тема задания Устройство селективного управления работой семисегментного
индикатора
Курсовой проект на указанную тему выполняется учащимися техникума в
следующем объеме:
1. Пояснительная записка.
Введение.
1. Общая часть.
1. Назначение устройства управления.
1.2. Составление таблицы истинности работы устройства.
1.3. Минимизация логической функции.
1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства.
1.5. Синтез электрической принципиальной схемы в базисе И-НЕ.
1.6. Выбор элементной базы проектируемого устройства.
1.7. Описание используемых в схеме ИМС и семисегментного индикатора.
2. Расчетная часть проекта
______________________________________________________
1. Ориентировочный расчет быстродействия и потребляемой мощности
устройства
управления.
2. Расчет вероятности безотказной работы устройства управления и
среднего
времени наработки на отказ.
4. Графическая часть проекта
_______________________________________________
Схема электрическая принципиальная.
Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора.
Заключение.
Список литературы.
Дата
выдачи ______________________________
Срок
окончания ______________________________
Зав.
отделением ______________________________
Преподаватель ______________________________
ВВЕДЕНИЕ
Развитие микроэлектроники способствовало появлению малогабаритных,
высоконадежных и экономичных вычислительных устройств на основе цифровых
микросхем. Требования увеличения быстродействия и уменьшения мощности
потребления вычислительных средств привело к созданию серий цифровых
микросхем. Серия представляет собой комплект микросхем, имеющие единое
конструктивно – технологическое исполнение. Наиболее широкое
распространение в современной аппаратуре получили серии микросхем ТТЛ,
ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на МОП – структурах.
ТТЛ схемы появились как результат развития схем ДТЛ в результате замены
матрицы диодов многоэмиттерным транзистором. Этот транзистор представляет
собой интегральный элемент, объединяющий свойства диодных логических схем и
транзисторного усилителя.
1. Общая часть.
1.1. Назначение устройства
На рисунке в виде “черного ящика” показана комбинационная схема (КС)
управляющая семисегментным индикатором. На вход схемы подаются различные
комбинации двух сигналов X1, X2, X3, X4 (X1- старший). На индикатор
предполагается выводить лишь отдельные цифры из множества шестнадцатеричных
цифр. На выходе Y должна быть единица, если соединенный с этим выходом
сегмент должен загореться при отображении цифр (для логической схемы).
Требуется:
1. Составить совмещенную таблицу истинности, комплект карт Карно для
функции Y, провести совместную минимизацию в СДНФ и записать логические
формулы, выражающие Y через X, выполнить преобразование этих формул к
виду, обеспечивающему минимально возможную реализацию КС в системе
логических элементов ТТЛ серии типа К155 или К555;
2. Выполнить принципиальную электрическую схему устройства, провести
расчет быстродействия и мощности;
3. Выполнить расчет надежности.
1.2. Составление таблицы истинности работы устройства.
Создание таблицы истинности работы устройства по следующему набору
комбинаций 1, 2, 3, 4, 7, 8, B, C, F.
|[pic| |1 | |1 |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
|[pic|1 |1 | | |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
|[pic|1 |1 |1 | |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| |1 |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
|[pic| | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| |1 | |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
|[pic|1 | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
|[pic| | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| | |1 |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
|[pic|1 | | |1 |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
[pic]
| |[pic|[pic|[pic|[pic|
| |] |] |] |] |
|[pic| |1 | |1 |
|] | | | | |
|[pic|1 | | | |
|] | | | | |
|[pic|1 |1 | |1 |
|] | | | | |
|[pic| | | | |
|] | | | | |
1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы устройства.
[pic]
1.5. Синтез электрической принципиальной схемы
в базисе «И-НЕ».
Можно уменьшить количество наименований схем. Это можно сделать путем
преобразования с помощью формул:
[pic]
[pic]
В результате получаем только схемы “И-НЕ” и схемы отрицания
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Повторяющиеся значения формул СДНФ
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
1.6. Выбор и обоснование элементной базы.
Для проектирования было предложено выбрать элементы ТТЛ серий 155 и
555. После сравнения характеристик этих двух серий мною была выбрана 555
серия.
Потому что:
. во-первых, коэффициент разветвления у неё в два раза больше, чем
у 155 серии, что в дальнейшем даст возможность не использовать
дополнительные резисторы на входе схемы
. во-вторых, элементы 555 серии потребляют меньше мощности в
отличие от серии 155, так как их максимальное напряжение и сила
тока меньше, чем у 155 серии.
В 555 серию входят различные логические элементы общим числом 98
наименований. Их назначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств
дискретной автоматики с высоким быстродействием и малой потребляемой
мощностью.
Элементы И – НЕ в 555 серии содержат простые n-p-n транзисторы VT2 –
VT4, многоэмиттерный транзистор VT1, а так же резисторы и диоды, количество
которых зависит от конкретного элемента. Такая схема обеспечивает
возможность работы на большую емкостную нагрузку при высоком быстродействии
и помехоустойчивости.
В качестве индикатора выбран семисегментный индикатор АЛС320Б, один из
немногих индикаторов способный отображать не только цифровую информацию, но
и буквенную, что необходимо в проектируемом устройстве.
В моей схеме используется следующие микросхемы серии К555:
К555ЛА1, К555ЛА2, К555ЛА4, К555ЛН1, К555ЛН2
1.7. Описание используемых в схеме ИМС и семисегментного индикатора.
К555ЛА1
Два логических элемента 4И-НЕ
|№ |Назначение|№ |Назначение |
|выв.| |выв.| |
|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y2 |
|2 |Вход Х2 |9 |Вход Х5 |
|3 |Свободный |10 |Вход Х6 |
|4 |Вход Х3 |11 |Свободный |
|5 |Вход Х4 |12 |Вход Х7 |
|6 |Выход Y1 |13 |Вход Х8 |
|7 |Общий |14 |Ucc |
DIP14
Пластик
|Тип микросхемы |К555ЛА1 |
|Фирма производитель |СНГ |
|Функциональные особенности|2 элемента 4И-НЕ|
|Uпит |5В ± 5% |
|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |
|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |
|Iпотреб (низкий ур-нь |? 2,2мА |
|Uвых) | |
|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,8мА |
|Uвых) | |
|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |
|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |
|P |7,88мВт |
|tзадержки |20нСек |
|Kразвёртки |20 |
|Корпус |DIP14 |
К555ЛА2
Логический элемент 8И-НЕ
|№ |Назначение|№ |Назначение |
|выв.| |выв.| |
|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y1 |
|2 |Вход Х2 |9 |Свободный |
|3 |Вход Х3 |10 |Свободный |
|4 |Вход Х4 |11 |Вход Х7 |
|5 |Вход Х5 |12 |Вход Х8 |
|6 |Вход Х6 |13 |Свободный |
|7 |Общий |14 |Ucc |
DIP14
Пластик
|Тип микросхемы |К555ЛА2 |
|Фирма производитель |СНГ |
|Функциональные особенности|элемент 8И-НЕ |
|Uпит |5В ± 5% |
|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |
|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |
|Iпотреб (низкий ур-нь |? 1,1мА |
|Uвых) | |
|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,5мА |
|Uвых) | |
|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0,4|мА |
|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |
|P |4,2мВт |
|tзадержки |35нСек |
|Kразвёртки |20 |
|Корпус |DIP14 |
К555ЛА4
Три логических элемента 3И-НЕ
|№ |Назначение|№ |Назначение |
|выв.| |выв.| |
|1 |Вход Х1 |8 |Выход Y3 |
|2 |Вход Х2 |9 |Вход Х7 |
|3 |Вход Х4 |10 |Вход Х8 |
|4 |Вход Х5 |11 |Вход Х9 |
|5 |Вход Х6 |12 |Выход Y1 |
|6 |Выход Y2 |13 |Вход Х3 |
|7 |Общий |14 |Ucc |
DIP14
Керамический
|Тип микросхемы |К555ЛА4 |
|Фирма производитель |СНГ |
|Функциональные особенности|3 элемента 3И-НЕ|
|Uпит |5В ± 5% |
|Uпит (низкого ур-ня) |? 0,5В |
|Uпит (высокого ур-ня) |? 2,7В |
|Iпотреб (низкий ур-нь |? 1,2мА |
|Uвых) | |
|Iпотреб (высокий ур-нь |? 0,8мА |
|Uвых) | |
|Iвых (низкого ур-ня) |? |-0.36|мА |
|Iвых (высокого ур-ня) |? 0,02мА |
|P |11,8мВт |
|tзадержки |15нСек |
|Kразвёртки |20 |
|Корпус
|
