Внутреннее состояние
|
Q4
|
Q3
|
Q2
|
Q1
|
A0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
A1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
A2
|
0
|
1
|
0
|
1
|
A3
|
0
|
1
|
1
|
0
|
A4
|
0
|
1
|
1
|
1
|
A5
|
1
|
0
|
0
|
0
|
A6
|
1
|
0
|
0
|
1
|
A7
|
1
|
0
|
1
|
0
|
Для дальнейших расчетов потребуется таблица переходов D триггера. Эта таблица необходима для
составления таблицы функционирования.
Переход
|
D
|
0-0
|
0
|
0-1
|
1
|
1-0
|
0
|
1-1
|
1
|
Таблица 1.2 - Таблица переходов D триггера
3.2 Составление таблицы функционирования состояний
После построения графа переходов для составления логических выражений
необходимо составить таблицу функционирования состояний задающего цифрового
автомата (Таблица 3).
Заполняется таблица по графу и в соответствии с таблицей переходов.
Таблица функционирования содержит графы, в которые заносят данные
следующего состояния, в которые должны перейти устройства и входные сигналы
комбинационного узла.
Сигналы установки триггера записываются путем сравнения текущего
состояния триггера со следующим и проставляются в таблице в соответствии с типом
перехода.
Таблица
3. Таблица функционирования состояний
По заполненной таблице функционирования (Таблица 3.3) составляю
логические выражения МПА.
Триггер 1
Триггер
2
Триггер
3
Триггер 4
Так
же формируется сигналы Y для операционного устройства.
.
Формирование логической схемы управляющего устройства МПА
На
основе полученных выражений строим схему на логических элементах: «И», «ИЛИ»,
«НЕ» (рисунок3.4) Для синхронизации входов C используем
делитель частоты на 8. Исходная частота генератора 0,2 МГц, мы получаем частоту
0,025 МГц.
Рисунок
4 Cхема на логических элементах «И», «ИЛИ», «НЕ»
5 ВЫБОР МИКРОСХЕМ
Для построения принципиальной электрической схемы устройства МПА,
произвожу подбор интегральных микросхем из справочника, которые будут включать
в себя следующие элементы; дешифраторы, элементы НЕ, элементы И, элементы ИЛИ и
триггеры.
. Дешифратор.
Дешифраторами называют устройства, преобразующие натуральный двоичный код
в код «1 из m». Входы дешифратора предназначаются
для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нумеруются десятичными
числами. При подаче на выходы двоичного числа появляется сигнал на определенном
выходе, номер которого соответствует входному числу. Выходы дешифраторов бывают
прямыми и инверсными. Основное назначение дешифраторов состоит в том, чтобы
выбрать (адресовать, инициализировать) один объект из множества находящихся в
устройстве.
Мне потребуется дешифратор интегральная микросхема К155 ИД1,
представленный на рисунке 5.1
Рисунок
5.1 - Микросхема дешифратора К155 ИД1
Логический
элемент НЕ.
Элемент,
выполняющий инверсию, называется инвертором или элементом НЕ. Элемент НЕ должен
инвертировать логический сигнал: лог. 1 на входе (высокий потенциал) должна
обеспечивать лог. 0 (низкий потенциал) на выходе, и наоборот.
Шесть
логических элементов НЕ, интегральная микросхема К155ЛН1(рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 - Микросхема элементов НЕ К155ЛН1.
Логический элемент И.
Элемент, выполняющий конъюнкцию, называется конъюнктором или элементом И.
Четыре логических элемента 2И, интегральная микросхема КР155ЛИ1(рисунок
5.3).
Рисунок
5.3 - микросхема элемента 2И К155ЛИ1
Логический
элемент ИЛИ.
Элемент,
выполняющий дизъюнкцию, называют дизъюнктором или элементом ИЛИ. На выходе
элемента ИЛИ должна быть лог. 1, если хотя бы на одном входе присутствует
лог.1. Для этого надо, чтобы лог.1, появившаяся на выходе, препятствовала
поступлению туда лог.0 с другого входа.
Четыре
логических элемента 2ИЛИ, интегральная микросхема КР530ЛЛ1(рисунок 5.4).
Рисунок
5.4 - микросхема элемента 2ИЛИ КР155ЛЛ1
Триггеры.
Устройство,
имеющее два устойчивых состояния, называют триггером. В триггере два выхода:
один - прямой, а другой - инверсный. Потенциалы их взаимно инвертированы: лог.
1 на одном выходе соответствует лог.0 на другом.
Два
D-триггера интегральная микросхема К155ТM2
(рисунок 5.5).
Рисунок 5.5 - Микросхема два D-триггера К155ТM2
цифровой автомат микропрограммный код память
Электрическая
схема управляющего устройства, с использованием выбранных микросхем (Рисунок
6.)
6 ЦИФРОВАЯ ИНДИКАЦИЯ
После построения принципиальной схемы управляющего устройства необходимо
выбрать схему цифровой индикации для отображения заданного внутреннего
состояния микропрограммного автомата.
Полупроводниковые индикаторы являются одним из видов знакосинтезирующих
индикаторов (ЗСИ), под которыми понимаются приборы, где информация,
предназначенная для зрительного восприятия, отображается с помощью одного или
совокупности дискретных элементов (ГОСТ 25066-81).
Среди различных ЗСИ (жидкокристаллических, электролюминесцентных,
вакуумно-накаливаемых, катодолюминесцентных, газоразрядных и др.)
полупроводниковые индикаторы занимают особое место. Это объясняется рядом их
преимуществ перед другими видами ЗСИ. Основными из них являются: во-первых,
полная конструктивная и технологическая совместимость с интегральными
микросхемами (т.е. совместимость управляющих напряжений ППИ с амплитудами
логических уровней ИМС) и, во- вторых, возможность выпуска ППИ в виде
ограниченного количества унифицированных модулей.
Конструктивная и технологическая совместимость ППИ с ИМС позволила
повысить интегральную надежность устройств отображения информации за счет
применения в них элементной базы, полностью выполненной по полупроводниковой
технологии, обеспечить устойчивость к жестким механическим и климатическим
воздействиям с практически неограниченной долговечностью.
В настоящее время созданы приборы зеленого, желтого, красного цветов
свечения, а также индикаторы с управляемым цветом свечения, с возможностью
электрической регулировки яркости свечения, с высоким быстродействием (20-100
нс), с отсутствием параллакса. ППИ не требуют экранировки и не создают помех, у
них отсутствует мерцание изображения.
Полупроводниковые индикаторы, как, впрочем, и индикаторы, основанные на
любых других принципах работы, могут быть классифицированы по виду отображаемой
информации, по виду информационного поля и по способу управления.
Единичные индикаторы (распространен также термин «светоизлучающее диоды»
- СИД) состоят из одного элемента отображения и предназначены в основном для
представления информации в виде точки или другой геометрической фигуры.
Шкальные индикаторы имеют элементы отображения в виде правильных
прямоугольников и предназначены для отображения информации в виде уровней или
значений величин.
Цифровые индикаторы состоят, как правило, из элементов отображения в виде
сегментов и предназначены для отображения цифрой информации и отдельных букв
алфавита.
Буквенно-цифровые индикаторы предназначены для отображения информации в
виде букв, цифр, различных знаков. Единичные элементы отображения таких
индикаторов сгруппированы по строкам и столбцам.
Графические (матричные) индикаторы позволяют собирать модули из элементов
экрана различного размера без потери шага. Графические индикаторы предназначены
для отображения любой информации. Цифровые и буквенно-цифровые индикаторы
бывают одно-и многоразрядные.
Под одно разрядными понимается индикатор, имеющий одно знакоместо, т.е.
информационное поле индикатора или его часть, необходимая и достаточная для
отображения одного знака. Многоразрядный индикатор имеет несколько
фиксированных знакомест.
Цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные индикаторы могут быть
без управления и со встроенными схемами управления.
Для построения схемы индикации задан цифровой индикатор АЛС-324Б. Его
схема на рисунке 6.1
Рисунок
6.1 Схема индикатора АЛС-324.
На
рисунке 6.1 приведена схема индикатора АЛС-324 - это цифровой одноразрядный,
полупроводниковый индикатор, предназначенный для отображения информации в виде
цифр от 0 до 9 и десятичного знака.
Так
как этот индикатор с общим катодом, то на катод нужно подавать минус от
источника питания, а на аноды значения высокого уровня то есть лог1. У
преобразователя кода активным считается уровень лог.1, так как нам задан
индикатор класса Б, активным уровнем для него считается 0,следовательно,на
входах нам необходимы инверторы. При этих условиях индикатор будет высвечивать
необходимую цифру.
7 СИНТЕЗ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ КОДА
По заданию необходимо предусмотреть цифровую индикацию четвертого
внутреннего состояния МПА.
Для этой цели нужен преобразователь кода, который под действием
управляющих импульсов будет изменять состояние на своих выходах в таком порядке
будут изменяться состояния на выходе КЦУ, и будет высвечивать соответствующие
цифры, в данном случае четвёртого состояния.
Структурная схема преобразователя кода приведена на рисунке 7.1.
Рисунок
7.1 Структурная схема преобразователя кода.
Для
того чтобы построить преобразователь кода «8421» в семисегментный код нужно
составить таблицу истинности. По таблице строится диаграмма Вейча (или карты
Карно) для получения логических выражений функций выходного сигнала и
осуществление их минимизации. Таблица 7.1.
Таблица соответствия кодов (рисунок 4.1)
В данной курсовой работе необходимо предусмотреть цифровую индикацию всех
состояний МПА. Для этой цели нам понадобиться преобразователь кода, который под
действием управляющих сигналов будет изменять состояния на своих выходах в
таком порядке, в каком будут изменяться состояния на выходах КЦУ и будут
высвечиваться соответствующей цифрой.
Для того, чтобы построить преобразователь кода необходимо составить
таблицу переходов из кода «код с избытком три» в семисегментный. По таблице
соответствия строятся диаграммы Вейча (или карты Карно). Для получения
логических выражений функции выходного сигнала и осуществляется минимизация.
Затем строится логическая схема по полученным функциям, выбираются микросхемы
заданной серии и строятся схемы преобразователя кода с использованием выбранных
микросхем.
Таблица 4.1 - Таблица соответствия кодов
Десятичное число
|
Код «код с избытком три»
|
Семисегментный код
|
|
X4
|
X3
|
X2
|
X1
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
G
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
3
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
4
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
5
|
1
|
0
|
0
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
6
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
7
|
1
|
0
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
8
|
1
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
9
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
1
|
1
|
B=X2vX3
Формируем
логическую схему преобразователя кода.На основание полученных выражений строим
схему на логических элементах «И», «ИЛИ», «НЕ» (рисунок 4.2)
Рисунок
4.2Схема преобразователя кода на логических элементах
8. ВЫБОР ИНДИКАТОРА
В состав отобпажения информации наряду с узлами приема , хранения и
обработки символов , входит индикатор , лоторый и отображает связь человека с
источником информации. Цифровые индикаторы нужны для отображения информации в
виде синтезируемых или полностью выполняемых цифр. Индикаторы исполнены в
монолитной и полимерной герметитизации с числом разрядов от двух до пяти с
учетом возможности, обеспечивая набор цифровых шкал на любое число знакомест с числом
разрядов.
Промышленностью выпускаются цифровые многоразрядные знакосинтезирующие
индикоторы позволяющее отобразить 2,4,5,9 и 12 разрядов цифр и букв (или их
сочетание) на одном знакоместе.
Цифровая индикация предназначена для отображения информации в виде цифр
или букв. Цифровая индикация нашла широкое применение в цифровой технике.
Классификация индикаторов.
·Активный индикатор - принцип действия основан на преобразование энергии
электрического поля в световой поток.
·Пассивный индикотор - принцип действия основан на модуляции внешнего
светового потока под действием электрического поля.
·Накапливающий вакуумный индикатор - активный индикатор, в котором
используется явление свечения тел накапливания в вакууме.
·Люминисцентный вакуумный индикатор - активный индикатор, в котором
используется явление катодолюминисценции
·Жидкокристаллический индикатор - пассивный индикатор, в котором
используется явление электрооптического эффекта в жидком кристалле.
·Сегментный индикатор- элементы отображения являются сегментами,
сгруппированными в одно или несколько знакомест.
·Матричный индикатор- элементы отображения сгруппированы по строкам и
столбцам.
·Знакосинтезирующий экран- матричный знакосинтезирующий индикатор, без
фиксированных знакомест с числом элементов отображения не менее десяти тыся
·Единичный индикатор- состоящий из одного элемента отображения и
предназначенный для отображения в виде точки или другой геометрической фигуры.
·Цифровой индикатор- предназначен для отображения информации в виде цифр.
·Шкальный индикатор- для отображения информации в виде уровней или
величин.
·Многоразрядный индикатор- имеющий несколько фиксированных знакомест.
Независимо от характера отображаемой информации индикаторы по своему
назначению можно разделить на три группы:
. индивидуального пользования (полупроводниковые, жидкокристаллические)
. группового пользования (вакуумные, накапливаемые)
. коллективного пользования
Виды индикаторов:
единичный (отдельные точки)
шкальный (дискретно-аналоговые приборы)
цифровые-одноразрядные (с возможностью отображения арабских цифр от 0 до
10)
многоразрядные (с одновременным отображением нескольких цифровых и
служебных разрядов)
буквально-цифровые-одноразрядные, многоразрядные, матричные (отображающие
на одном знакоместе любой текст, графику, символ)
Из цифровых наибольшее распространение получили семисегментные
индикаторы, в которых стабилизовано изображение цифр (и некоторого набора букв)
составляют из семи линейных сегментов, расположенных в виде цифры восемь.
Высвечивание выбираемого сегмента или группы сегментов при получении
изображения знака обеспечиваются включением их в цепь прохождения тока.
Линейная шкала на основе светодиодов представляют собой микросхемы,
образованные последовательно соединенными светодиодными сегментами, которые
включаются в устройство управления.
В данной курсовой работе мне задан индикатор марки АЛС 324, его
электрическая схема приведена на рисунке 4.1, а также его условно-графическое
изображение на рисунке 4.2.
Рисунок
4.1 - Схема включения индикатора типа АЛС 324
Рисунок
4.2 - Наглядное изображение индикатора
АЛС
324- цифровой, одноразрядный, одноцветный индикатор. Он предназначен для
отображения сечения информации в виде цифр от 0 до 9, или в виде «1», математических
знаков «+», «-», «.». Режим управления -статический
Оформление
плоское, в пластмассовом корпусе типа К45-4, с выводами (14 шт.),
расположенными с задней стороны корпуса.
Рабочее
положение вертикальное. Масса индикатора 25гр.
Индикатор
АЛС 324 состоит из монолитных кристаллов арсендов -фосоридов.
Некоторые
данные приведены в таблице 4.1
Параметр
|
АЛС 324
|
Цветное сечене
|
красный
|
Число сегментов
|
8
|
Размер знака, мм
|
4,9*7,5
|
Электронная схема
|
ОК
|
Число выводов
|
14
|
Масса, гр.
|
25
|
Таблица 4.1 Параметры индикатора АЛС 324
Формирование электрических схем с использованием выбранных микросхем
Электрическая схема преобразователя кода, с использованием выбранных
микросхемах и схему цифрового индикатора с использованием ограничивающих токов
резисторов (Рисунок 7.1)
Рисунок 7.1 Электрическая схема преобразователя кода
на ИМС
9. ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА УПРОВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА (Рисунок
7.2)
СПИСОК
ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калабеков Б.А.,-«Цифровые устройства и микропроцессорные
системы», Москва «Горячая линия» - Телеком, 2002
. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. - «Интегральные микросхемы ТТЛ,
ТТЛШ». Справочник - Москва «Машиностроение», 1993.