Устройство динамічної индикации

Державний Комітет Зв’язки РФ.

Хабаровський Коледж Зв’язки і информатики.

КУРСОВА РАБОТА.

на тему.

Пристрій динамічної индикации.

Хабаровск.

1998 г.

|Введение | | |1.Сравнительная характеристика видів індикації | | |2.Синтез комутатори і вибір ІМС | | |3.Выбор ІМС лічильника | | |4.Выбор ІМС дешифратора розрядів | | |5.Синтез перетворювача коду і вибір ІМС | | |5.1Выбор типу індикатора | | |6.Техническое опис роботи устрою | | |Укладання | | |Література | |.

Прискорення науково-технічного прогресу в всіх галузях вимагає інтенсивному розвиткові таких напрямів науку й техніки, автоматизація, роботизация, мікроелектроніка, обчислювальної техніки, часом з’являтимуться нові технологій і нових матеріалів. Великих успіхів досягла вітчизняна мікроелектроніка. Розробляються і випускають всі складніші інтегральні схеми, ступінь інтеграції яких характеризується сотнями тисяч транзисторів в напівпровідниковому кристалі: контролери, мікропроцесори, мікросхеми пам’яті, однокристальные микроЭВМ. Освоєно і продовжує освоюватися нові технологічні методи, що значно підвищує швидкодія мікросхем і які знижуватимуть рівень їхнього енерго споживання. Велике застосування знаходять технології программируемых структур, базових матричних кристалів що дозволяють впроваджувати в практику систему замовлень мікросхем необхідного функціонального призначення при прийнятному рівні їх вартості і вимагає невеликих термінах розробки. Істотно розширюється номенклатура цифрових, аналогових і аналогоцифрових мікросхем. Є помітною тенденція суміщення лише у мікросхемі аналогових та на цифрових вузлів, і навіть вузлів, що реалізують аналогові функції цифровими методами. Успіхи мікроелектроніки уможливили широке використання у апаратурі нової генерації мікросхем підвищеного рівня інтеграції. Багато завдання зі створення нової апаратури вирішуються на базі мікропроцесорів, микроЭВМ, БІС пам’яті із підвищеною інформаційної ємністю, БІС аналогово-цифровой обробки сигналів із вбудованими мікропроцесорами. У повсякденному житті особливо у останнім часом мікропроцесорні системи грають не останню роль, з ними зустрітися майже будь-який побутової апаратурі. Їх убудовують в телевідео-, аудіоапаратура. Мікропроцесори управляють кухонними комбайнами, пральними машинами, НВЧ печами, і багатьма іншими побутовими приборами.

З усього вищесказаного можна дійти невтішного висновку: устрою на інтегральних схемах знаходячи і буде знаходити застосування у обчислювальних системах, а й у інших сферах діяльності, і безумовно, знайдуть широке використання у повсякденні людей.

1.Сравнительная характеристика видів индикации.

Для споживачів техніки великий цікаві устрою відображення інформації, побудовані із застосуванням статичної і динамічної индикации.

Суть статичної індикації залежить від постійному подсвечивании індикатора від однієї источника.

Сутність динамічної індикації залежить від поочередном включенні індикаторів через загальну ланцюг перетворення коду. Підключення індикаторів необхідно здійснювати із частотою f=120 … 140 гц, такий частоти досить, ніж помічати мерехтіння индикаторов.

Перевагою динамічної індикації є економія перетворювачів коду та сполучних дротів, що відчутно якщо схема динамічної цифровий індикації віддалений від джерела інформації. Перевага даного способу відчутно при числі розрядів більше 4 … 6. Схема з динамічної індикацією споживає менший струм, має менші габарити і меншу вартість. З цифрових індикаторів ширше торгівлі поширення набули семи сегментні індикатори які мають зображення складається з семи сегментних светодиодов.

[pic].

Малюнок 1.1.

Рассмотрим схему динамічної індикації і його роботу малюнок 1.1. Кількість индицируемых цифр представлений кількістю індикаторів у схемі яких і визначає коефіцієнт перерахунку лічильника У3. З іншого боку, число виходів (розрядів) лічильника одно числу адресних входів комутатори. Адреса задається сигналами із виходу лічильника У3. Ці коди відбивають стан лічильника на час вступу вхідних імпульсів від генератора, період тактовою частоти якого вибирають вище роздільної здатності ока, щоб уникнути помітно мерехтіння індикаторів — від 10 до 15 мс. Перетворювач У2 двоично-десятичный код перетворює в код семи сегментного цифрового індикатора. Кожне стан лічильника У3 дешифрирует дешифратор У4, підключаючи відповідний индикатор.

2.Синтез комутатори і вибір ИМС.

Мультиплексер залежно від заданого адресного сигналу може здійснювати комутацію єдиний непідконтрольний владі вихід однієї з входов.

Кожному інформаційному входу присвоюється порядковий номер в двоичном коді, що називається адресою. Кількість адресних і інформаційних входів то, можливо різна, але з-поміж них є достатньо жорстка связь.

[pic][pic] Для даної схеми число інформаційних входів одно числу индицируемых розрядів тобто п’ятнадцяти. Відповідно до рівнянням визначальним число адресних входів А.

[pic].

следовательно число адресних входів у схемі мультиплексора пять.

Складаємо таблицю істинності (таблиця 2.1) і слідуючи з таблиці рівняння. Потім будуємо схему мультиплексора (малюнок 2.1). З отриманої схеми вибираємо серійну мікросхему мультиплексора й будуємо коммутатор.

Таблиця 2.1 |Адресні входи |Вхід дозволу |Вихід | |А4 |А3 |А2 |А1 |А0 |З |Q | |(|(|(|(|(|0 |0 | |0 |0 |0 |0 |0 |1 |D0 | |0 |0 |0 |0 |1 |1 |D1 | |0 |0 |0 |1 |0 |1 |D2 | |0 |0 |0 |1 |1 |1 |D3 | |0 |0 |1 |0 |0 |1 |D4 | |0 |0 |1 |0 |1 |1 |D5 | |0 |0 |1 |1 |0 |1 |D6 | |0 |0 |1 |1 |1 |1 |D7 | |0 |1 |0 |0 |0 |1 |D8 | |0 |1 |0 |0 |1 |1 |D9 | |0 |1 |0 |1 |0 |1 |D10 | |0 |1 |0 |1 |1 |1 |D11 | |0 |1 |1 |0 |0 |1 |D12 | |0 |1 |1 |0 |1 |1 |D13 | |0 |1 |1 |1 |0 |1 |D14 | |0 |1 |1 |1 |1 |1 |D15 | |1 |0 |0 |0 |0 |1 |D16 | |1 |0 |0 |0 |1 |1 |D17 | |1 |0 |0 |1 |0 |1 |D18 |.

Уравнение мультиплексора:

[pic].

По одержаному рівнянню будуємо комутатор в базисі И-НЕ (малюнок 2.1). | Для побудови комутатори на промислових ІМС |[pic] | |вибираємо одну мікросхему К133КП1 й одне мікросхему |Малюнок 2.2 | |К133КП2. К133КП1 — 16 — входовый цифровий мультиплексер| | |(малюнок 2.2). Він дає змогу з допомогою чотирьох адресних | | |входів вибору S0 — SЗ передати дані, вступники на | | |одне із входів I1 — I16 в вихідний провід [pic]. По — | | |іншому, даний мультиплексер — це 16- позиційний | | |перемикач, обладнаний инвертором не вдома. Режими| | |роботи мультиплексора КП1 дано у табл. 2.2. Коли | | |вхід дозволу [pic] подано напруга високого | | |рівня, не вдома Y як і з’явиться високий рівень | | |незалежно від адреси S0 — SЗ та об'єктивності даних на входах I1 — | | |I16. Напруга низького рівня на вході | | |[pic]прохождение даних від входів I1- I16. | |.

Таблиця 2.2 |Вхід |Вихід |Вхід |Вихід | |Вибір |Разре-| |Вибір |Разре-| | | |шение | | |шение | | |S3 |S2 |S1 |S0 |E |Y |S3 |S2 |S1 |S0 |E |Y | | | | | |B | |B |H |H |H |H |9 | |H |H |H |H |H |I1 |B |H |H |B |H |10 | |H |H |H |B |H |I2 |B |H |B |H |H |11 | |H |H |B |H |H |I3 |B |H |B |B |H |12 | |H |H |B |B |H |I4 |B |B |H |H |H |13 | |H |B |H |H |H |I5 |B |B |H |B |H |14 | |H |B |H |B |H |I6 |B |B |B |H |H |15 | |H |B |B |H |H |I7 |B |B |B |B |H |16 | |H |B |B |B |H |I8 |B | | | | | |.

Для побудови необхідного комутатори даної ІМС недостатньо. Для комутації ще що залишилися входів потрібно ще одне ІМС, як якої модно використовувати промисловий мультиплексер К133КП2.

|Мікросхема К133КП2 (малюнок 2.3) містить два чотирьох | | |входовых мультиплексора, що мають спільні входи вибору S0 і | | |S1. У мультиплексоров МS A і MS є входи | | |дозволу не [pic]а і [pic]b. Від виходу кожного | | |мультиплексора отримуємо код не инверсной формі. Входи | | |дозволу можна незалежно використовуватиме стробирования | | |виходів Y: якби вхід [pic] подати напруга високого | | |рівня, логічний рівень не вдома Y стане низьким | | |незалежно від сигнальних і адресних входів. Якщо вхід [pic]| | |активний, не вдома відображається такий рівень, який | | |бере участь у выбираемом вході. Стан мультиплексора |Малюнок 2.3 | |К133КП2 дано в таблиці 2.3. | |.

Таблиця 2.3 |Вхід |Вихід | |Вибір |Дозвіл | | |S2 |S1 |[pic] |Y | |(|(|B |H | |H |H |H |I 1 | |H |B |H |I 2 | |B |H |H |I 3 | |B |B |H |I 4 |.

Для комутації даних із 1 по 16 використовується мікросхема К133КП1, управління комутацією буде виробляється чотирма розрядами адреси — А1- А4. П’ятий розряд адреси А5 використовується для перемикання ІМС, т.к. 16 вхід комутатори підключається до виходу за адресою А1=1, А2=1, А3=1, А4=1, а А5=0, він подаватися на вхід дозволу мультиплексора КП1, що забезпечить роботу ІМС. Вхід дозволу в мікросхеми КП2 інверсний, отже для роботи другої половини комутатори необхідно подавати нею інверсний сигнал А5. Виходи ІМС об'єднаємо по логічному АБО, попередньо инвертировав виходи КП1.

Нашій схеми потрібно чотири пари таких схем (малюнок 2.4). Перша пара схем міститиме перший розряд виведеної цифри, друга пара другий розряд, третя пара третій, а четверта — четвертий (оскільки використовується двоїчний код).

3. Вибір ІМС счетчика.

Лічильник є пристрій призначене для підрахунку числа сигналів, вступників з його вхід і фіксації цього вересня вигляді коду, що зберігається триггерах. Кількість розрядів лічильника визначається найбільшим числом, що має бути отримано у кожному даному випадку. Для рахунки й видачі успіхів у лічильниках є один вхід і n-выходов. Лічильник має М=2n стійких станів, включаючи нульовий і забезпечити максимальне значення числа, куди можна вести рахунок Nmax=2n -1, при n=5 Nmax=32, тобто лічильник має складатися з п’яти рахункових тригерів, щоб мати К=32. Для даної схеми необхідний п’яти розрядний лічильник з коефіцієнтом перерахунку 19. Необхідного лічильника в 133-ей серії немає. Отже, візьмемо чотирьох розрядний лічильник К133ИЕ5 і додамо п’ятий розряд з допомогою D-триггера перекладеного в лічильний режим. | ІМС К133ИЕ5 (малюнок 3.1) є четырехразрядным, |[pic] | |асинхронним лічильником пульсацій. Лічильник має дві |Малюнок 3.1 | |частини: дільник на 2 (вихід Q0; тактовий вхід [pic]) і | | |дільника на 8 (виходи Q1 — Q3; тактовий вхід [pic]1). | | |Якщо мікросхема застосовується як лічильник — дільник на | | |16, необхідно з'єднати висновки 1 та дванадцяти (Q0 з [pic]1). | | |Режими роботи лічильника зазначені у таблиці 2.1, | | |послідовність рахунки — таблиця 3.2. | |.

Таблиця 3.1 |Вихід скидання |Вихід | |R1 |R2 |Q0 |Q1 |Q2 |Q3 | |B |B |H |H |H |H | |H |B |Cчет | |B |H |Рахунок | |H |H |Рахунок |.

Таблиця 3.2 |Рахунок |Вихід |Рахунок |Вихід | | |Q0 |Q1 |Q2 |Q3 | |Q0 |Q1 |Q2 |Q3 | |0 |H |H |H |H |8 |H |H |H |B | |1 |B |H |H |H |9 |B |H |H |B | |2 |H |B |H |H |10 |H |B |H |B | |3 |B |B |H |H |11 |B |B |H |B | |4 |H |H |B |H |12 |H |H |B |B | |5 |B |H |B |H |13 |B |H |B |B | |6 |H |B |B |H |14 |H |B |B |B | |7 |B |B |B |H |15 |B |B |B |B |.

Як триггера вибрали ІМС К133ТМ що містить два незалежних D триггера, що мають спільну ланцюг харчування. Кожен триггера є входи D, P. S, R, і навіть компліментарні виходи Q і [pic]. Входи P. S і R — асинхронні, оскільки вони працюють незалежно від сигналу на тактовом вході; активний рівень їм низький. Для перекладу триггера в лічильний режим необхідно з'єднати вихід [pic] з входом D, після цього тригер змінюватиме свій стан по позитивному перепаду на тактовом вході С.

На малюнку 3.4 показано схема п’яти разрядного двоичного лічильника пульсацій з коефіцієнтом перерахунку рівним 19. Елементи 4И і 2И необхідні для скидання лічильника і забезпечення коефіцієнта перерахунку рівним 18.

Малюнок 3.4.

4. Вибір ІМС дешифратора разрядов.

Дешифратор — пристрій для перетворення двійкових чисел в десяткові або заради перетворення на одиничну посилку одному з виходів. Дешифраторы широко застосовують у пристроях управління, в системах цифровий індикації, для побудови розподільників імпульсів по різним ланцюгах й дуже далее.

У нашому випадку нам необхідний дешифратор на 19 виходів. Проте в більшості ІМС 133 серії немає дешифраторів з такою числом виходів. Позаяк у 133 серії немає ІМС із кількістю адресних входів більше чотирьох, то тут для побудови дешифратора на 19 виходів скористаємося двома ІМС К133ИД3 і К133ИД4. |Мікросхема К133ИД3 (малюнок 4.1) |[pic] | |дешифратор дозволяє перетворити |Малюнок 4.1 | |четырехразрядный код, що поступив на входи А0| | |- А4 в напруга низького логічного рівня на | | |одному з виходів. ІМС має дві инверсных входу | | |дозволу дешифрации [pic]1 і [pic]2. Ці | | |входи необхідні також за нарощуванні числа | | |розрядів дешифрируемого коду. Коли на входах | | |[pic]1 і [pic]2 присутній напруга | | |високого рівня, на виходах з’являються високі | | |рівні. Стану дешифратора К133ИД3 вказані | | |в таблиці 4.1. | |.

Для побудови дешифратора на 16 виходів необхідно з'єднати входи дозволу [pic]1 і [pic]2 в ІМС і підключити їх до п’ятому розряду лічильника, тобто до п’ятому розряду адреси. Працювати дана ІМС буде якщо на п’ятому розряді лічильника буде напруга логічного нуля, тоді код що поступив на адресні входи скоммутирует одне із выходов.

| ІМС К133ИД4 (малюнок 4.2) містить два дешифратора |[pic] | |на виборах 4 виходу зі спільними входами адреси А1 і А2. |Малюнок 4.2 | |Крім цього кожен дешифратор має власний вхід | | |дозволу [pic] і [pic]. Ця ІМС з нашого схемою | | |використовуватиметься як дешифратор втричі виходу, | | |при цьому з'єднаємо входи [pic]и [pic], ними буде | | |подаватися інверсний сигнал з п’ятого розряду адреси. | |.

Отримана схема (малюнок 4.3) працює так: якби п’ятому розряді адреси логічний нуль, то працює ІМС К133ИД3 здійснюючи комутацію з 0 по 15 вихід, якби п’ятому розряді логічна одиниця, то роботу вступає ІМС К133ИД4 яка проводить комутацію решти із 16-го по 18 выходов.

Таблиця 4.1 |Входи |Виходи | |H |H |H |H |H |B | |H | | | | | | | | | | | | | | | |H |H |H |H |B |H | | |H | | | | | | | | | | | | | | |H |H |H |H |B |B | | | |H | | | | | | | | | | | | | |H |H |H |B |H |H | | | | |H | | | | | | | | | | | | |H |H |H |B |H |B | | | | | |H | | | | | | | | | | | |H |H |H |B |B |H | | | | | | |H | | | | | | | | | | |H |H |H |B |B |B | | | | | | | |H | | | | | | | | | |H |H |B |H |H |H | | | | | | | | |H | | | | | | | | |H |H |B |H |H |B | | | | | | | | | |H | | | | | | | |H |H |B |H |B |H | | | | | | | | | | |H | | | | | | |H |H |B |H |B |B | | | | | | | | | | | |H | | | | | |H |H |B |B |H |H | | | | | | | | | | | | |H | | | | |H |H |B |B |H |B | | | | | | | | | | | | | |H | | | |H |H |B |B |B |H | | | | | | | | | | | | | | |H | | |H |H |B |B |B |B | | | | | | | | | | | | | | | |H | |H |B |X |X |X |X |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B | |B |H |X |X |X |X |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B | |B |B |X |X |X |X |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |B |.

[pic].

Малюнок 4.3.

5. Синтез перетворювача коду і вибір ИМС.

Перетворювач коду перетворює числову інформацію з однієї двоичной системи до іншої. У разі необхідно перетворити двоично — десятковий код що надходить від комутатори (код 8421) в спеціальний код семи сегментного индикатора.

І тому будуємо таблицю переходу (таблиця 5.1). Означимо перемінні складові коду 8421 як Х4, Х3, Х2, Х1, для семи сегментого індикатора А, У, З, D, E, F, G — Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7 малюнок 5.1.

Таблиця 5.1 | |Вхід |Вихід | | |код 8421 |Семи сегментний код | | |4 |3 |2 |1 |G |F |E |D |З |B |A | | |X4 |X3 |X2 |X1 |Y7 |Y6 |Y5 |Y4 |Y3 |Y2 |Y1 | |0 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |0 | |1 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |0 | |2 |0 |0 |1 |0 |1 |0 |0 |1 |0 |1 |1 | |3 |0 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |1 |1 |1 |1 | |4 |0 |1 |0 |0 |0 |1 |0 |0 |1 |1 |0 | |5 |0 |1 |0 |1 |1 |0 |0 |1 |1 |0 |1 | |6 |0 |1 |1 |0 |1 |0 |1 |1 |1 |0 |1 | |7 |0 |1 |1 |1 |0 |0 |0 |0 |0 |1 |0 | |8 |0 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |1 |1 |1 |1 | |9 |0 |0 |0 |1 |1 |1 |0 |1 |1 |1 |1 |.

[pic].

Малюнок 5.1.

По таблицям складаємо діаграми Вейча (малюнки 5.2 — 5.8) для кожного входу й аж із них виробляємо мінімізацію логічних выражений.

Рисунок 5.2 Малюнок 5.3 Малюнок 5.4.

Рисунок 5.5 Малюнок 5.6 Малюнок 5.7.

[pic] Малюнок 5.8.

Використовуючи отримані логічні висловлювання наведемо логічний структуру перетворювача на елементах И-ИЛИ-НЕ малюнок 5.9. У 133 серії є необхідний перетворювач коду ІМС К133ПП4.

|Микросхема К133ПП4 — перетворювач двоично — |[pic] | |десяткового коду в код семи сегментного |Малюнок 5.10 | |індикатора. ІВ служить керувати светодиодными | | |індикаторами з об'єднаним катодом типу АЛС324А | | |елементи якого підключаються відповідно до наведеної | | |схемою (малюнок 5.10). Вхід BI є блокирующем: | | |при BI=0 індикатори гаснуть. | |.

5.1 Вибір типу индикатора.

Найпростішими приладами відображення інформацією цифрових пристроях є світлодіоди, цифрові індикатори і світлові табло.

Світлодіоди можна використовуватиме індикації на вихідних мікросхемах ТТЛ і транзисторних каскадах. Світлодіод може світитися як із низьких, і при високих рівнях сигналу не вдома мікросхеми. При подачі прямого напруги на світлодіод останній починає світитися. У результаті висвічується певна цифра.

Індикатор АЛС324А, цифровий, одноразрядный, напівпровідниковий призначений для відображення інформацією вигляді цифр від 0 до 9 і десяткового знака. Схема індикатора приведено малюнку 5.11.

Тому що це індикатор із загальним катодом, то, на катод потрібно подавати напруга низького рівня, тобто «0 », але в анод — напруга високого рівня — «1 ». У перетворювача активним вихідним рівнем є 1, отже його виходи підключимо до анодам індикатора, але в катод потрібно подати з дешифратора напруга низького рівня. За цих умов індикатор буде висвічувати необхідну цифру.

Малюнок 5.11.