КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
з цифрової техніки
студента групи 1РЗО...
.........Олександр Вадимович
Шифр 5.092405
2009
Міністерство освіти і науки України
Державний вищий навчальний заклад
«Донецький технікум промислової автоматики»
Спеціальність:Технічне обслуговування апаратури
звʼязку і оргтехніки
ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЮ
ЦИФРОВОЇ ДИНАМІЧНОЇ ІНДИКАЦІЇ
Пояснювальна записка
КП.5.092405.ЦТ.01.09.Э3
Виконав
студент групи 1РЗО-07з
..........
“___ˮ _________ 2009р.
Керівник проекту
........
“___ˮ__________ 2009р.
2009
Зміст
Введення
4
1 Загальна частина
5
1.1Структурна схема пристрою динамічної цифрової індикації
5
2.Розрахункова частина
7
2.1 Розробка принципової схеми комутатора Y1
8
2.2 Вибір мікросхеми перетворювача Y2
11
2.3 Підключення семисегментних індикаторів
12
2.4 Вибір мікросхеми лічильника Y3
14
2.5 Синтез дешифратора Y4
15
2.6 Опис принципової електричної схеми пристрою
19
динамічної цифрової індикації
Список використаних джерел
21
КП.5.092405.ЦТ.01.09 П3
Изм. Лист
№ докум.
Разраб.
……..
Провер.
………..
Н. Контр.
……….
Утверд.
…………..
Подпись Дата
Проектування пристрою
динамічної цифрової
індикації
Пояснювальна записка
Лит.
Лист
Листов
2
21
ДТПА 1РСО
Введение
На практике всегда была актуальна задача отображения информации в виде
удобном для ее зрительного восприятия.В настоящее время большое
распространение получили полупроводниковые ,
люминесцентные,газоразрядные и вакуумные накапливаемые индикаторы.С
помощью устройств отображения могут быть решены задачи сигнализации и
индикации .
Сигнализация – это сообщение человеку о факте перехода контролируемой
величины из одной области знаний в другую .
При визуальной сигнализации основным техническим устройством является
светоизлучающий элемент ,который осуществляет световое воздействие на
человека (сигнализаторы номинального питающего напряжения,переход
каждого параметра за допустимые рамки,перегорание предохранителя и так
далее).
Индикация – это представление о результатах контроля и измерения.
Шкальный индикатор может быть реализован на отдельных
светоизолирующих элементах , а также на многоразрядном цифровом
индикаторе , где шкалы складываются из отдельных сегментов .Индикатор
можно классифицировать по принципу формирования изображений на
знакомодулирующий (ЗМИ) и знакосинтезирующий (ЗСИ)
Среди ЗСИ различают сегментные индикаторы , элементы
отображения которых являются сегментами в одну или несколько групп :
матричные индикаторы , элементы отображения которых образуют
матрицу. Сегменты ЗСИ могут индицировать только цифры (цифровой
ЗСИ)или цифры и буквы русского и латинского алфавитов (буквенноцифровые ЗСИ).
Лист
КП 5.092405.01.09.П3
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
4
1 Общая часть
1.1 Структурная схема устройства динамической индикации
Y1
Y2
1
Коммутатор
2
Преобразователь
a
A
B
C
D
E
F
G
b
c
d
Y5.1
e
f
g
s
4
a
b
c
d
8
Y5.2
e
f
g
s
a
b
Y3
Счетчик
G
Y4
c
Дешифратор
e
d
Y5.3
f
g
s
a
b
c
d
e
Y5.4
f
g
s
a
b
c
d
e
Y5.5
f
g
s
a
b
c
d
e
Y5.6
f
g
s
Рисунок 1- Общая структурная схема устройства динамической
цифровой индикации
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
5
Структурная схема устройства индикатора рис.1 обеспечивает
динамическую индикацию шести десятичных цифр на семисегментных
полупроводниковых индикаторах. Ввод информации производится в
двоично-десятичном коде. Коммутатор Y1 обеспеспечивает поочередное
подключение входной информации и выполнен на четырех
мультиплексорах. Преобразаватель Y2 двоично-десятичный код
преобразует в код семисегментного цифрового индикатора.Счетчик Y3
непрерывно подсчитывает входные импульсы,подаваемые от генератора G.
Коэффициент пересчета счетчика N=6. Каждое состояние счетчика Y3
дешифрируется дешифратором Y4, подключая соответствующий
индикатор.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
6
2 Расчетная часть
2.1 Разработка принципиальной схемы коммутатора Y1
Выполним синтез мультиплексора, коммутирующего n=6 информационных
входов, число адресных входов определяется из соотношения n=2ª, А-число
разрядов адреса (или число адресных входов). Так для n=6 A=3 т.е адресные
входы: A1, А2, А3. Приведем таблицу истинности требуемого мультиплексора и
его УГО.
Таблица 1 – Таблица истинности мультиплексора
Адресные входы
Выход
A3
A2
A1
Q
0
0
0
D0
0
0
1
D1
0
1
0
D2
0
1
1
D3
1
0
0
D4
1
0
1
D5
MS
Инф.
входы
Адр.
входы
D0
D1
D2
D3
D4
D5
Q
А1
А2
А3
Рисунок 2-Условно-графическое изображение мультиплексора
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
7
Запишем логическую функцию выхода
Q = D0 * A3 * A2 * A1 V D1 * A3 * A2 * A1 V D2 * A3 * A2 * A1 V D3 * A3 * A2 * A1 V D4 * A3 *
A2 * A1 V D5 * A3 * A2 * A1.
Приведем логическую схему мультиплексора по полученной логической
функции
А1
А2
А3
А1
А2
А3
А1
1
А2
1
&
&
&
А3
1
&
D0
D1
D2
D3
&
D4
D5
&
Рисунок 3 -Логическая схема мультиплексора
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
8
Произведем выбор микросхемы мультиплексора с числом информационных
входов D n=6,используя приложения методических указаний к КП.
Выбираем микросхему К155КП7.
7
4
3
2
1
15
14
13
12
S
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
11
10
9
A1
A2
A3
MS
Q
6
Q
5
Назначение выводов микросхемы:
10,9,8 – адресные входы
16 – U пит
8 – общий
4,3,2,1,15,14,13,12 – входы
5,6 – выходы.
7 – вход разрешения.
Рисунок 4- Микросхема мультиплексора К155КП7
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
9
Вычертим логическую схему коммутатора на микросхемах К155КП7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
MS
1
Q
2
Q
4
А1
А2
А3
8
A
B
C
D
E
F
G
S
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
MS
Q
Q
А1
А2
А3
S
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
MS
Q
Q
А1
А2
А3
S
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
MS
Q
Q
А1
А2
А3
S
С выходов счетчика
Рисунок 5 – Принципиальная схема коммутатора
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
10
2.2 Выбор микросхемы преобразователя Y2 двоичнодесятичного кода в код цифрового индикатора
Для преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментного
индикатора выбираем микросхему дешифратора К514ИД1.
7
1
1
2
2
3
6
4
X/Y
Г
4
A
B
13
C
D
12
11
10
E
9
F
G
15
14
Назначение выводов:
7,1,2,6 – входы
4 – гашение
8 – общий
16 – U пит
9-15 – выходы
Рисунок 6 – Микросхема преобразователя К514ИД1
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
11
Приведём таблицу истиности преобразователя.
Таблица 2 - Таблица истинности преобразователя
№
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Двоичный код
2
3
4
X1
X2
X3
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
5
X4
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
6
A
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
Состояние элементов
7
8
9
10
B
C
D
E
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
11
F
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
12
G
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
2.3 Подключение семисегментных индикаторов
Сигналы с выходов а – g преобразователя Y2, управляющие свечением
Сегментов индикаторов подаются параллельно на входы индикаторов
A – G, т.е выход а преобразователя подключается ко входу А каждого
Индикатора, выход b ко входу В каждого индикатора и т.д.
В качестве индикатора используем светодиодный индикатор АЛС – 324.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
12
X/Y
1
2
3
4
Г
A
a
B
b
C
c
D
d
E
e
F
G
f
g
s
a
b
HL
HL
c
d
e
К выходам дешифратора
f
g
s
a
b
HL
c
d
e
f
g
s
a
b
HL
c
d
e
f
g
s
a
b
HL
c
d
e
f
g
s
a
b
HL
c
d
e
f
g
s
Рисунок 7 – Схема подключения семисегментных индикаторов
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
13
2.4 Выбор микросхемы двоичного счетчика Y3
Двоичный счетчик Y3 подсчитывает тактовые импульсы от генератора.Число
Индицируемых цифр представлено количеством индикаторов в схеме n=6 и
Определяет коэффициент пересчета счетчика N: число комбинаций счетчика
Равно числу адресных комбинаций входов мультиплексора. Составим таблицу
Состояний и вычертим диаграмму работы счетчика с N=n=6.
Таблица 3 – Таблица состояний счетчика
Входные импульсы
Х4
0
0
0
0
1
1
0
0
1
2
3
4
5
6
1
Двоичный код
Х2
0
0
1
1
0
0
0
2
3
4
Х1
0
1
0
1
0
1
0
5
6
С
Q1
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
Q4
0
0
0
0
1
1
Q2
1
0
Рисунок 8 – Диаграмма состояний счетчика
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
14
Выбираем микросхему двоичного счетчика.
C1 CT2 1
С2
2
4
S
8
R
Назначение выводов:
1,14 – входы счетчика;
5 – U пит;
2,3 – входы установки 0;
10 – общий;
12,9,8,11 – выходы;
4,6,7,13 – не задействовованы
Рисунок 9 – Микросхема двоичного счетчика К155ИЕ5
Для обеспечения N=6 необходимо чтобы при появлении на выходах
двоичногокода 0110 все триггеры счетчика сбросились в «0». Для этого
необходимо ввести цепи обратной связи с выходов счетчика соответствующих
N=6, в данном случае с выходов 2 и 4 на схему сброса (вх Sи R).
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
15
2.5 Синтез дешифратора
Дешифратор Y4 формирует номер (адрес) подключаемого индикатора. Сигнал
с выхода дешифратора является управляющим для индикаторов.
Составим таблицу истинности дешифратора (с учетом N=6)
Таблица 4 – Таблица истинности дешифратора
X1
0
0
0
0
1
1
0
Входы
X2
0
0
1
1
0
0
0
X1
0
1
0
1
0
1
0
Номер выхода
0
1
2
3
4
5
6
Запишем логические функции выходов дешифратора через операции
«И», «ИЛИ», «НЕ»
и
«ИЛИ - НЕ».
Y0 =X̅4 ·X̅2 · X̅1
Y0 =X̅4 ·X̅2 · X̅1
Y1=X̅4 ·X̅2 · X1
Y1=X̅4 ·X̅2 · X1
Y2= X̅4 ·X2 · X̅1
Y2= X̅4 ·X2 · X̅1
Y3= X̅4 ·X2 · X1
Y3= X̅4 ·X2 · X1
Y4= X4 ·X̅2 · X̅1
Y4= X4 ·X̅2 · X̅1
Y5= X4 ·X̅2 · X1
Y5= X4 ·X̅2 · X1
Y6= X̅4 ·X̅2 · X̅1
Y6= X̅4 ·X̅2 · X̅1
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
16
X4 X4 X2 X2 X1 X1
X1
Y0
1
&
Y1
X2
&
1
Y2
&
X4
1
Y3
&
Y4
&
Y5
&
Y6
&
Рисунок 10 – Логическая схема дешифратора в базисе И, ИЛИ, НЕ
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
17
X4 X4 X2 X2 X1 X1
X1
Y0
&
&
Y1
X2
&
&
Y2
&
X4
&
Y3
&
Y4
&
Y5
&
Y6
&
Рисунок 11 – Логическая схема дешифратора в базисе И - НЕ
15
14
13
12
1
2
4
8
DC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12, 13, 14, 15 – информармационные входы; 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 – выходы;
8 – общий;
16 – U пит.
Рисунок 12 – Микросхема дешифратора К155ИД10
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
18
2.6 Описание принципиальной электрической схемы устройства
динамической цифровой индикации
Схема обеспечивает индикацию 6 десятичных цифр на семисегментных
полупроводниковых индикаторах. Ввод информации производится параллельно
в двоично-десятичном коде.
Коммутатор У1 обеспечивает поочерёдное подключение входной информации
в соответствии с адресом, поступающим с выходов счетчика У3, коэффициент
пересчёта которого равен 6.
Двоичной коммутации на выходе счётчика отражают его состояние при
поступлении входных импульсов от генератораGТ. Преобразователь У2
двоично-десятичный код преобразовывает в код семисегментного цифрового
индикатора, поступающий одновременно на все индикаторы. Номер
подключаемого индикатора задаётся в двоичном коде с выходов счётчика У3,
который потом дешифрируется дешифратором. Выходы дешифратора
подключаются ко входам S индикаторов У5 (DD6 – DD9), обеспечивая
подключение соответствующего индикатора. Время подключения индикатора
очень мало (10 – 15 мсек.), оно подобрано таким образом, чтобы не было
заметно “мигания” индикаторов для человеческого глаза и определяется
тактовой частотой генератора GТ.
Для того чтобы “высветить” пятую цифру, необходимо получить со счётчика
адрес 100. При этом информация 1001, соответствующая цифре “9” передаётся
на выходы Q мультиплексоров и далее на вход преобразователя У2.
Преобразователь преобразует двоичный код в код семисегментного
индикатора, информация с которого поступает на индикаторы. В данный
момент времени подключится только пятый индикатор, т.к. двоичный код 100
с выходов счётчика дешифрирует дешифратор У4 и выдаёт активный сигнал на
нулевой выход, и на пятом индикаторе высветится цифра“ 9“.
Лист
Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
19
Поз.
обозн.
Наименование
Кол.
Микросхемы
1
DD1
К155КП7
1
DD2
К155КП7
1
DD3
К155КП7
1
DD4
К155КП7
1
DD5
К514ИД1
1
DD6
К155ИЕ5
1
DD7
К155ИД10
1
DD8
АЛС324А
1
DD9
АЛС324А
1
DD10
АЛС324А
1
DD11
АЛС324А
1
DD12
АЛС324А
1
DD13
АЛС324А
1
Примечание
КП.5.092405.ЦТ.01.09 Э3
Изм.
Лист
№ докум.
Разраб.
………
Провер.
………..
Н. Контр.
…………..
Утверд.
Подпись
Дата
Проектирование устройства
динамической цифровой
индикации
Перечень элементов
Лит.
Лист
Листов
20
21
ДТПА 1РСО
КП
5.092405.0
1.09.П3
Список использованных источников
1 Калабеков В.А., Мамзелев И.А. Цифровые устройства и
микропроцессорные системы. – М.: Радио и связь, 1987.
2 Цифровые и аналоговые интегральные схемы: Справочник
/ С. В. Якубовский и др.; под ред. С. В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990.
3 Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах:
Справочник /Т. Н. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. – М.: Радио и связь, 1990.
4 Шило В. Л. Популярные микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1987.
Лист
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
21