Проектування цифрового пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

 

З дисципліни Компютерна схемотехніка

 

 

Тема – Спроектувати цифровий пристрій для визначення щілинності імпульсної послідовності.

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 

 

 

 

 

Студент групи

 

 

 

Допускається до захисту

 

Керівник курсового  проекту

 

 

 

 

____________________

 

 

 

 

 

 

 

ЗАВДАННЯ 

НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

 

Студенту 

 

1. Тема проекту - . Спроектувати цифровий пристрій для визначення щілинності імпульсної послідовності.

           Вихідні  дані:

Частота вхідної імпульсної послідовності  – 1 кГц,

Розрядність лічильників – 12.

2. Термін здачі студентом закінченого проекту – 25 грудня 20 року.
3. Зміст пояснювальної записки :
• опис функціонування пристрою на основі аналізу структурної схеми та часових діаграм,
• розрахунок параметрів та розробка принципової електричної схеми пристрою.
4. Перелік графічного матеріалу :
• принципова електрична схема пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності.
5. Дата видачі Завдання – жовтня 20 року.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

Номер і назва етапів курсового  проекту	Термін виконання етапів проекту	Примітка
1. Аналіз функціонування елементів  структурної схеми
2. Аналіз часових діаграм
3. Опис функціонування пристрою
4. Оформлення розділу 1 пояснювальної  записки
5. Розрахунок параметрів пристрою
6. Вибір елементної бази
7. Розробка принципової електричної  схеми
8. Оформлення розділу 2 пояснювальної  записки
9. Оформлення графічної частини
10. Проходження нормо контролю

 

Студент  _____________________                                       

 

 

 

Керівник  ____________________                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анотація

 

 

 

         В курсовому проекті проаналізований алгоритм функціонування пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності. Розраховані параметри пристрою,обрана елементна база та розроблена принципова електрична схема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The summary

 

             In a course project I will build on the analysed algorithm of functioning for determination of impulsive sequence. I will build on the expected parameters, a select element base in the developed of principle electric chart.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміст

 

Стор

1. Опис функціонування пристрою………………………………………………………..5
2. Розрахунок параметрів та розробка принципової електричної схеми……………….9
3. Опис зєднань……………………………………………………………………………12

Висновки…………………………………………………………………………………….15

Перелік використаних  літературних джерел…………………………………………….16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ОПИС ФУНКЦІОНУВАННЯ  ПРИСТРОЮ

           Структурна схема пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності рисунок 1.1

 

Рисунок 1.1 Структурна схема пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності

На виході генератора 1 неперервно формується імпульсна послідовність (рисунок 1.2 часова діаграма G) , яка находходить на тактовий вхід лічильника 5 , а також на один з входів ключа 3. На інший вхід ключа 3 подається вхідний сигнал, який також надходить на вхід формувачі коротких імпульсів 2. Вихід ключа 3 зєднаний з тактовим входом лічильника 6. Виходи формувачів коротких імпульсів з’єднані з входами скидання лічильників 5,6 а також з тактовими входами паралельних регістрів 4,7. Виходи лічильника 5 зєднані з входами  паралельного регістру 4; входи лічильника 6 зєднані з входами паралельного регістра 7.

          При надходженні фронту наростання чергового імпульсу на виході формувача коротких імпульсів 2(рисунок 1.2 часова діаграма Х) на виході  формувача коротких імпульсів формуються короткі відємні імпульси по фронту Наростання  (рисунок 1.2 часова діаграма F). В результаті на входи синхронізації регістрів 4,7 надходить активний рівень ( в нашому

Рисунок 1.2 Часові діаграми

 

випадку фронт спадання ) , що призведе до перезапису двійкового коду з виходів лічильників 5,6 відповідно в регістри 4,7 . Після цього з виходу формувача коротких імпульсів активний рівень подається ( в нашому випадку низький рівень) на вхід R лічильників 5,6 , який скидає лічильники в

 

 

"нуль". Так, як  від'ємний імпульс триває короткий  відрізок часу відразу після його закінчення на входи лічильників 5,6 надходять пакети імпульсів з генератора 1 (на вхід лічильника 5 імпульсу проходять напряму, а на входи лічильника 6 через ключ 3). Таким чином лічильник 5 рахує імпульси до тих пір , поки на вхід пристрою Х (рисунок 1.2 часова діаграма Х) не надійде наступний фронт наростання і в результаті на виході формувача коротких імпульсів 2 (рисунок 1.2 часова діаграма F ) наступлять активні фронти , які спочатку перепишуть двійковий код пропорційно рівний періоду вхідного сигналу (рис. 2 часові діаграми b0,b 1, ... ,b 11), а після того скине лічильник в "нуль" . І знову лічильник почне "рахувати". На вхід лічильника 6 імпульси з генератора проходять через ключ , який пропускає імпульси, якщо на керуючий вхід ключа з входу пристрою надходить високий рівень (рівень логічної одиниці) і не пропускає якщо надходить низький рівень (рівень логічного нуля) (рисунок 1.2 часова діаграма К) . Тому на відміну від лічильника 5 , лічильник 6 рахує тільки імпульси під час високого рівня на вході пристрою. Але так само, як і лічильник 5 при надходженні фронту наростання на вході пристрою (початок нового імпульсу) на виході формувача коротких імпульсів 2 (рисунок 1.2 часові діаграми F ,Х) надійде активний сигнал , який перепише двійковий код пропорційно рівний тривалості одиничного рівня вхідногоного імпульсу (рисунок 1.2 часові діаграми аО,аl, ... ,аl1) в регістр 7, а потім скине лічильник в "нульовий" стан . Після чого лічильник знову почне "рахувати" тривалість одиничного рівняня наступного вхідного імпульсу. Таким чином на виходах регістрів 4,7 ми будемо мати відповідно код тривалості періоду та код тривалості одиничного рівня.

 

2 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ  ТА РОЗРОБКА ПРИНЦИПОВОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ  СХЕМИ ПРИСТРОЮ

      Згідно із вихідними даними на завдання до курсового проектування розрядність лічильників повинна бути 12 розрядів. Це означає, що максимальна кількість імпульсів в пакеті (рисунок 1.2, часова діаграма G) складатиме N = 212 = 4096. При заданій частоті надходження вхідної імпульсної послідовності F = 1 кГц можна визначити мінімально необхідну частоту F G генератора 1 імпульсної послідовності

F G = N * F = 4096 кГц ~ 4 МГц.

       Принципова електрична схема пристрою для визначення щілинності імпульсної послідовності наведена у графічній частині курсового проекту на листі 1.

        Генератор 1 тактових імпульсів реалізований на інверторах DDI0.l, DDI0.2, DDІ0.з із кварцовим резонатором ZQl та резисторами Rl, R2 у зворотньому зв'язку.

         Формувач 2 коротких від'ємних імпульсів по передньому фронту імпульсної послідовності представлений логічними схемами інвертування DDI0.4, DDI0.5 та І DDll.2.

          Елемент І DD 11.1 використовується в якості ключа 3 для формування пакетів імпульсів, кількість яких всередині пакету пропорційна тривалості одиничного рівня імпульсної послідовності.

         Для вибору елементної бази для реалізації лічильників 5 та 6 зауважимо, що лічильники 5,6 мають лишень 2 входи - тактовий С та скидання в нуль R, тобто може бути виконаний як асинхронний. Найбільш доцільним є використання мікросхем подвоєних чотирирозрядних асинхронних лічильників К555ИЕ19 DDl , DD2TaDD3.

            Для реалізації регістру 4 та 7 було обрано по три чотири

розтягнутих регістри К555ИР16 DD4-DD9 (на входи ОЕ, P/S яких подана логічна одиниця ), запис до яких здійснюється по задньому фронту який подається на тактовий вхід С з виходу формувача DD10.5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З.Опис з'єднань

Генератор 1 тактових імпульсів  реалізований на інверторах DDI0.l, DDI0.2, із кварцовим резонатором ZQ 1 та резисторами Rl, R2 у зворотньому зв'язку. Із генератора сигнал поступає на вхід 5 елемента DDІ0.3.Інвертований вихід 6 елемента DD10.3 зєднується з входом 1 елементів DD1, DD11.3. Вхід 2 елемента DD11.1 зєднується з входом 9 елемента DD10.4. Вхід 9 елемента DD10.4 з входом 4 елемента DD 11.2. Інвертований вихід 8 елемента DD 1 0.4 з входом 5 елемента DDll.2. Вихід 6 елемента DDll.2 з входом 11 елемента DDI0.5. Із інвертованих входів 2, 12 елементів DDl, DD2, DD3 на вхід 9 елементів DD4, DD5, DD6, DD7, DD8, DD9, до них приєднується інвертований вихід 10 елемента DD10.5. На вхід 13 елемента DD2 подається вихід 3 елемента DD11.1.

В елементах DD1, DD3 потрібно з'єднати вхід 13 з виходом 6. З виходу 8 елемента DD1 на вхід 1 елемента DD2, та з виходу 8 елемента DD2 на вхід 1 елемента DD3. На входи 8.6 елементів DD4, DD5, DD6, DD7, DD8, DD9 паралельно подається додатній струм 5 В. А на вхід 1 елементів DD4, DD5, DD6, DD7, DD8, DD9 подається від'ємний струм.

Виходи 3,4,5,6 елемента DDl з'єднані з входами 2,3,4,5 елемента DD4. Виходи 11,10,9,8 елемента DDl з'єднані з входами2,3,4,5 елемента DD5. Виходи 3,4,5,6 елемента DD2 з'єднані з входами 2,3,4,5 елемента DD6. Виходи 11,10,9,8 елемента DD2 з'єднані з входами 2,3,4,5 елемента DD7. Виходи 3,4,5,6 елемента DD3 з'єднані з входами 2,3,4,5 елемента DD8. Виходи 11,10,9,8 елемента DD3 з'єднані з входами 2,3,4,5 елемента DD9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВОК

В результаті курсового  проектування проаналізований алгоритм функціонування пристрою для визначення щільності імпульсної послідовності . Наведені часові діаграми роботи, розраховані параметри та підібрана елементна база для реалізації пристрою. Спроектована принципова електрична схема пристрою на основі десяти інтегральних мікросхем серії К555.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Блейксли Т.Р. Проектирование цифрових устройств с малими и більшими интегральными схемами.-К.:Вища шк..,1981.
2. Потемкин И.С.Функциональные узлы цифровой автоматики. –М.: Энергоатом издат,1988.
3. Прикладная теорія цифровыъ автоматов К.Г.Самофалов и др.. – К.: Вища шк..,1987.
4. Савельев А.Я. Прикладная теорія цифрових автоматов. –М.: Вища шк..,1987.
5. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. Электронные устройства информационной автоматики. –К.: Вища шк..,1989.
6. Цифровая и вычислительная техника под. Ред.. Э.В. Евреинова. – М.: Радио и свіязь, 1991.
7. Янсен Й. Курс цифровойэлектроники : В 4-х т. Т.1. Основы цифровой электроники на ИС. – М.:Мир, 1987.