Устройство отображения кодов
Устройство отображения кодов: разработка структурной и функциональной схемы устройства, выбор и обоснование элементной базы, электрической принципиальной схемы. Расположение микросхем на печатной плате и подтверждающие работоспособность расчеты.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.12.2010 |
| Размер файла | 4,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ постановки задачи
2. Разработка структурной схемы устройства
3. Разработка функциональной схемы
4. Выбор и обоснование элементной базы
5. Разработка схемы электрической принципиальной
6. Расчеты, подтверждающие работоспособность устройства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение А. Схема электрическая принципиальная
Приложение Б. Схема электрическая принципиальная устройства преобразования
Приложение В. Расположение микросхем на печатной плате
Приложение Г. Верхний слой печатной платы
Приложение Д. Нижний слой печатной платы
ВВЕДЕНИЕ
печатная плата код микросхема
В ходе выполнения курсового проекта предлагается спроектировать и устройство отображения кодов. Подобные устройства находят широкое применение в быту и технике. Следует отметить условие использования минимума потребляемой мощности. Это накладывает определенные ограничения не только на выбор элементной базы, но и подразумевает использование как можно меньшего числа корпусов; в свою очередь, устройство с минимальным числом корпусов легче собрать, упрощается процесс отладки и диагностики схемы устройства и, наконец, чем проще устройство, те оно надежнее.
Задачей настоящего курсового проекта является не столько разработка самого устройства, сколько получение навыков в разработке устройств электронной аппаратуры с использованием справочной литературы и систем автоматизированного проектирования. Умение правильно подобрать элементную базу, спроектировать и разработать устройство, использовать компьютерное обеспечение в ходе разработки устройства и создания технической документации - вот только некоторые характерные черты работы современного инженера.
Целью данного курсового проекта является изучение технических характеристик и элементной базы электронно-вычислительных машин, практическое освоение методов выбора оптимального варианта реализации из некоторого множества возможных вариантов, обучение приемам расчета, синтеза устройств и оформления конструкторской документации, а также навыкам работы со справочной литературой.
1. Анализ постановки задачи
Необходимо разработать устройство отображения кодов заданной формы представления на семисегментных индикаторах:
1) Форма представления входного кода: двоично-десятичный с параллельной записью.
2) Форма представления отображаемого кода: десятичный.
3) Разрядность входного кода: 12 бит.
4) Тип индикатора: диодный.
Устройство должно принять данные (допустим, на регистры). Далее данные должны быть преобразованы из входного формата в формат, поддерживаемый семисегментным индикатором. Весь пакет данных нельзя отобразить на одном индикаторе. Чтобы рассчитать количество требуемых индикаторов, вычислим размер блока входных данных:
где N -- разрядность входного кода, заданная в техническом задании.
Для данного варианта необходимо 3 индикатора.
Для создания и моделирования разрабатываемого устройства была выбрана система Multisim 11.0, включающая в состав стандартной поставки программы Ultiboard 11.0 для разработки печатных плат.
2. Разработка структурной схемы устройства
2.1 Описание алгоритма функционирования устройства
1) Для подачи входного кода используются 4х канальные переключатели.
2) Входной код записывается на два восьмиразрядных регистра параллельным вводом при подаче синхроимпульса.
3) С регистров данные передаются на устройство преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментной индикации.
4) Каждый преобразователь формирует сигнал для подсветки вводимой цифры на дисплее.
2.2 Расчет входных и выходных сигналов
Двоично-десятичный код -- ( binary-coded decimal [BCD] ) форма записи целых чисел, когда каждый десятичный разряд числа записывается в виде его четырёхбитного двоичного кода.
Таблица двоично-десятичного кода представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Таблица двоично-десятичного кода
2.3 Структурная схема устройства
Электрическая структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников или условных графических обозначений. В первом случае наименования, обозначения и типы обычно вписываются внутрь прямоугольников. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии.
На рисунке 2 приведена структурная схема разрабатываемого устройства.
Рисунок 2 - Структурная схема устройства отображения кодов.
где УВ- устройство ввода
ЗУ - запоминающее устройство
БП - блок преобразования
УО - устройство отображения
3. Разработка функциональной схемы
3.1 Общие положения
1) Для подачи информации на схему будут использоваться три четырехканальных переключателя, каждый переключатель будет задавать одно двоично-десятичное число.
2) Разрядность входного кода 12 бит, для его хранения понадобится два восьми битных синхронных регистра с возможностью параллельной записи.
3) Преобразование двоично-десятичного кода в семисегментный будет производиться тремя преобразователями, устройство которых будет описано ниже. Каждый преобразователь имеет четыре информационных входа на которые будет поступать BCD код числа и семь выходов которые будут выдавать код семисегментного индикатора для отображения числа на дисплее.
4) В качестве устройства отображения будут использоваться три диодных дисплея.
Функциональная схема устройства изображена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Функциональная схема устройства отображения кодов.
3.2 Синтез устройства преобразования
Индикатор представляет 7 отдельных сегментов A-G. Рассмотрим форматы отображения цифр и на их основе составим таблицу значений булевых функций a-g переменных DCBA (разряды отображаемой цифры).
|
Десятичная цифра |
BCD - код |
7 - сегментный код |
||||||||||
|
D |
C |
B |
A |
a |
b |
c |
d |
e |
f |
g |
||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
|
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
4 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
5 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
7 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
8 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Преобразователь семисегментного кода используется очень часто. Такой преобразователь кода можно реализовать двумя способами. Если соединить BSD-десятичный преобразователь и десятично-7-сегментный преобразователи кода вместе, то получится преобразователь, который преобразует BSD-код в семисегментный. Схема преобразователя изображена на рисунке 4.
Рисунок 4 - Преобразователь BSD-кода в 7-сегментный, построенный на BSD-десятичном преобразователе кода и десятично-7-сегментном преобразователе кода.
Второй способ - это упрощение нормальной формы ИЛИ выходов a,b,c,d,e,f,g 7-сегментного преобразователя.
BCD-псевдотетрады участвовать в расчетах не должны. Поэтому ячейки с псевдотетрадами помечаются крестиками на диаграммах (картах) Карно. Эти ячейки могут рассматриваться как содержащие 0, так и 1. Образование групп по этой причине становится более легким.
В соответствии с найденными для входов a,b,c,d,e,f,g уравнениями может строиться схема. Она представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 - схема преобразователя BCD-кода в 7-сегментный
4. Выбор и обоснование элементной базы
4.1 Устройство отображения.
В качестве индикатора будут использованы 3 диодных дисплея 7 SEGMENT DISPLAY, COMMON ANODE
4.2 Запоминающее устройство
Для хранения кода необходим 12 битный регистр. Для его реализации воспользуемся двумя 8-битными регистрами серии 74198N (К155ИР13) .
Условное графическое обозначение микросхемы К155ИР13
C - тактовый вход
SR, SL - входы управления сдвигом. Низкие уровни на обоих входах переводят регистр в режим хранения информации, а высокие - в режим параллельной загрузки данных с информационных входов.
DR, DL - входы последовательной загрузки данных для сдвига вправо и влево соответственно;
D0-D7 - входы параллельной загрузки;
R - асинхронный вход сброса всех разрядов.
Q0-Q7 - выходы данных.
|
1 |
Номинальное напряжение питания |
5 В 5 % |
|
|
2 |
Выходное напряжение низкого уровня |
не более 0,4 В |
|
|
3 |
Выходное напряжение высокого уровня |
не менее 2,4 В |
|
|
4 |
Помехоустойчивость |
не менее 0,4 В |
|
|
5 |
Входной ток низкого уровня |
не более -1,6 мА |
|
|
6 |
Входной ток высокого уровня |
не более 0,04 мА |
|
|
7 |
Ток короткого замыкания |
-18...-57 мА |
|
|
8 |
Потребляемая мощность |
не более 609 мВт |
|
|
9 |
Рабочая частота |
25 МГц |
4.3 Преобразователь
В схеме используется 3 преобразователя BCD - кода в код 7-сегментного индикатора.
4.3.1 Используемые элементы.
|
Элемент |
Серия зарубежная |
Серия отечественная |
Кол-во элементов для 1 преобразователя |
Кол-во элементов для 4х преобразователя |
|
|
НЕ |
7404PC |
К155ЛН1 |
3 |
9 |
|
|
2И |
7408J |
К155ЛИ1 |
8 |
24 |
|
|
3И |
74S11N |
К155ЛИЗ |
1 |
3 |
|
|
2ИЛИ-НЕ |
7402N |
К155ЛЕ1 |
5 |
15 |
|
|
3ИЛИ-НЕ |
7427N |
К155ЛЕ4 |
2 |
6 |
|
|
2ИЛИ |
7432N |
К155ЛЛ1 |
8 |
24 |
4.3.2 Схемы элементов
К155ЛН1 К155ЛИ1 К155ЛИЗ К155ЛЕ1 К155ЛЕ4 К155ЛЛ1
4.3.3 Технические характеристики микросхем
К155ЛН1
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ. Корпус К155ЛН1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛН1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
К155ЛИ1
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2И. Корпус К155ЛИ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛИ1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
К155ЛИ3
Микросхема представляет собой три логических элемента 3И. Корпус К155ЛИЗ типа 201.14-1, масса не более 1 г.
К155ЛЕ1
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ. Корпус К155ЛЕ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛЕ1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
К155ЛЕ4
Микросхема представляет собой три логических элемента 3ИЛИ-НЕ. Корпус К155ЛЕ4 типа 201.14-1, масса не более 1 г.
К155ЛЛ1
Микросхема представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ. Корпус К155ЛЛ1 типа 201.14-1, масса не более 1 г и у КМ155ЛЛ1 типа 201.14-8, масса не более 2,2 г.
5. Разработка схемы электрической принципиальной
Принципиальная схема является наиболее полной электрической схемой изделия, на которой изображают все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все связи между ними, а также элементы подключения (разъемы, зажимы), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме могут быть изображены соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям.
Схемы выполняются для изделий, находящихся в отключенном положении. В технически обоснованных случаях допускается отдельные элементы схемы изображать в выбранном рабочем положении с указанием на поле режима, для которого изображены эти элементы.
Схема электрическая принципиальная представлена в приложении А.
6. Расчеты, подтверждающие работоспособность устройства
Потребляемая мощность
К155ИР13 609(мВт)*2=1218(мВт)
К155ЛН1 19,7(мВт)*9=177,3(мВт)
К155ЛИ1 35,4(мВт)*24=849,6(мВт)
К155ЛИЗ 36,75(мВт)*3=110,25(мВт)
К155ЛЕ1 36(мВт)*15=540(мВт)
К155ЛЕ4 36,75(мВт)*6=220,5(мВт)
К155ЛЛ1 39,4(мВт)*24=945,6(мВт)
Pпот=4061,25(мВт)=4,061 (Вт)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе реализации курсового проекта были выполнены все поставленные задачи, а именно:
Во-первых, изучены основные технические характеристики и состав элементной базы современных ЭВМ. Это потребовало подробного ознакомления с классификацией микросхем, их электрическими параметрами, условиями эксплуатации и т.д.;
Во-вторых, практически освоены приёмы выбора оптимального варианта реализации узла из множества возможных. Одним из таких приёмов является сопоставление параметров интегральных микросхем с требованиями, предъявленными к аппаратуре и выбор, как серий, так и отдельных типов номиналов микросхем, удовлетворяющим этим требованиям и имеющих возможно лучшие технические показатели (быстродействие, помехоустойчивость, малая потребляемая мощность и т.д.);
Наконец, изучены приёмы расчёта и синтеза устройств радиоэлектронной аппаратуры и оформления необходимой конструкторской документации.
Приложение А. Схема электрическая принципиальная
Приложение Б. Схема электрическая принципиальная устройства преобразования
Приложение В. Расположение микросхем на печатной плате
Приложение Г. Верхний слой печатной платы
Приложение Д. Нижний слой печатной платы
Размещено на http://www.allbest.ru/
Подобные документы
Разработка структурной и функциональной схем устройства, в основе которой лежит аналого-цифровой преобразователь. Выбор и обоснование элементной базы для реализации устройства, разработка конструкции. Расчеты, подтверждающие работоспособность схемы.
курсовая работа [656,0 K], добавлен 05.12.2012Разработка алгоритма работы. Выбор и обоснование структурной схемы. Разработка функциональной схемы блока ввода и блока вывода. Проектирование принципиальной схемы блока ввода и блока вывода, расчет элементов. Разработка программного обеспечения.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 25.12.2011Основные параметры устройства отображения информации. Обоснование выбора используемых ресурсов микроконтроллера и схемы включения. Разработка схемы алгоритма. Описание и отладка программы. Схема электрическая принципиальная и листинг трансляции программы.
курсовая работа [121,3 K], добавлен 12.12.2014Разработка структурной схемы устройства управления учебным роботом. Выбор двигателя, микроконтроллера, микросхемы, интерфейса связи и стабилизатора. Расчет схемы электрической принципиальной. Разработка сборочного чертежа устройства и алгоритма программы.
курсовая работа [577,8 K], добавлен 24.06.2013Проектирование аппаратно-программного комплекса, предназначенного для отображения текстовой информации в виде бегущей строки (о дате, времени, температуре воздуха). Выбор микроконтроллера, элементной базы. Разработка принципиальной схемы устройства.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 17.08.2013Проблема охлаждения в компьютере. Выбор и описание прототипов разрабатываемого устройства. Разработка структурной и принципиальной схемы. Разработка программного обеспечения, его выбор и обоснование. Моделирование работы исследуемого устройства.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 10.11.2014Разработка алгоритма работы устройства, описание выбора элементной базы и работы принципиальной схемы. Текст программы, инициализация указателя стека, структура системы и ресурсов микроконтроллера. Запись кодов при программировании данного устройства.
контрольная работа [18,4 K], добавлен 24.12.2010Обзор мультимедиа-устройств с поддержкой USB и Bluetooth. Разработка структурной и функциональной схем устройства. Возможности его аппаратной модернизации. Разработка печатной платы устройства. Расчет схемы подключения питания и USB входа к AT91SAM7SE.
дипломная работа [749,0 K], добавлен 18.06.2010Составление схемы электрической структурной и функциональной. Описание элементной базы: микроконтроллер PIC16F88, микросхема DS18B20, ЖК-индикатор MT10T9. Описание схемы электрической принципиальной, главные элементы. Правила работы с устройством.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 06.12.2013Разработка структурной и функциональной схемы цифрового кодового замка. Расчет основных параметров устройства, выбор и обоснование элементной базы. Методика определения временных параметров и порядок построения диаграмм работы заданного устройства.
контрольная работа [21,8 K], добавлен 18.10.2013
