Электрический таймер с индикацией на 7-сегментных индикаторах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мурманский филиал ПГУПС

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Теория дискретных устройств»

Разработка схемы таймера

Работу выполнил

Студент 2-го курса

Иванов И.И. ,

09-АТк-6228

Работу проверил

Преподаватель М.А. Бойко

Мурманск, 2013

ВВЕДЕНИЕ

Схемы счетчиков импульсов и таймеры имеют широкое применение и большое количество вариантов исполнения. Кроме вариантов построения на элементах дискретной логики такие устройства широко исполняются на микроконтроллерах. электрический декодер индикатор программа

В учебной и технической литературе описаны различные варианты построения счетчиков, однако практическая их реализация связана с особенностями той или иной элементной базы, которая используется в ходе проектированная.

Современные программные средства позволяют не только выполнять отладку проектируемой схемы посредством математического моделирования, но и создавать печатные платы и трехмерные изображений конструкций проектируемых устройств. В настоящей работе используется система проектирования и отладки электронных устройств «Electronic Workbench» (EWB).

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА И ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАБОТЫ

Проектируемое устройство таймера должно обеспечивать вывод результатов счета на семисегментный индикатор. В программе EWB для отладки электрической схемы имеются два варианта индикатора: со встроенным декодером (входы 8-4-2-1) и без кодера (7 выводов). В связи с чем в данной работе выполнена разработка схемы декодера для управления сегментами индикатора.

Схема двоичного счетчика выполнена на 4-х Т-триггерах, каждый из которых сделан на базе D-триггера, так как в наборе инструментов программы EWB отсутствуют Т-триггеры. Как известно, при соединении инверсного выхода Q с входом D в режим работы D-триггера изменяется на режим работы T-триггера.

В данной схеме используются D-триггеры с предустановкой. На вход R для каждого из триггера подается постоянного логическая единица. А сброс осуществляется при подаче на вход S логического нуля. В D-триггерах с предустановкой справедливы следующие алгоритмы работы;

1) При S=R=1 триггер работает в режиме D-триггера;

2) При S=1 R=0 на выходе Q триггера устанавливается логическая единица;

3) При S=0 R=1 на выходе Q триггера устанавливается логический ноль.

Для реализации циклического режима работы счетчика выводы 8 и 2 счетчика подаются на схему «И-НЕ», на инверсном выходе которой формируется импульс в виде «0» для сброса триггеров счетчика в исходное состояние. Данный импульс сброса соответствует цифре «10».

Отладка программы выполнена в программе «Electronic Workbench» (EWB), схема устройства приведена на рис.1. Схема обеспечивает с помощью логических пробников индикацию состояния выходов каждого из триггеров. Выводы схемы счетчика формируют двоичный код 8-4-2-1 для подачи на устройства индикации.

Временные диаграммы, поясняющие работу схемы, приведены на Рис.2. Из данных диаграмм видно, что каждый их триггеров реализует режим деления последовательности входных импульсов на «2». В программе EWB имеется индикатор со встроенным декодером для управления 7-сегментным индикатором. ( рис.1). Вариант схемы декодера, выполненного на элементах НЕ, И, И-НЕ, приведен на рис.4.

Рис.1. Проектируемая схема таймера в среде «Electronic Workbench» (EWB).

Рис. 2. Осциллограммы, поясняющие работу схемы

Рис.3. Схема декодера для управления 7-сегментным индикатором

Таблица истинности для схемы преобразователя кодов

Для каждого из сегментов индикатора ФАЛ имеет следующий вид:

В соответствии с заданием на проектирование использованы микросхемы К155 серии ТТЛ. Серия микросхем К155 реализована на логике типа ТТЛ, для которой справедливы следующие параметры:

- напряжение питания …5В;

- ток выхода с вывода (ножки) микросхемы …..не более 16 мА;

- уровень логической «1» на выходе ножки микросхемы ….не более 2,4В;

- уровень логического «0» на выходе ножки микросхемы … не более 0,4В.

В качестве элементов «И» могут использоваться микросхемы К155ЛИ1 , а в качестве И-НЕ - микросхемы К155ЛА3. В данных микросхемах в каждом корпусе содержится по 4 элемента на два входа. Если в программе EWB имеются D-триггеры только с прямыми входами S и R, то в серии К155 имеются D-триггеры только с инверсными входами S и R (К155ТМ2). В связи с этим в принципиальной схеме все R-входы триггеров подключены к корпусу, а элемент И-НЕ заменен на элемент И. В корпусе микросхемы К155ТМ2 содержатся два одинаковых D-триггера с предустановаки (входы S и R).

Преобразователь кодов может быть выполнен на микросхеме К514 ИД1 серии ТТЛ, так как в серии К155 аналогичных преобразователей кодов не имеется.

В качестве светоизлучающих диодов для световой индикации (VD1…VD4) на выходах триггеров могут использоваться маломощные светодиоды.

В цепи питания светодиода может включаться гасящее сопротивление, его значение определяется исходя из значений напряжения логической «1» на выходе (ножке) микросхемы, постоянного прямого напряжения на диоде и среднего значения тока через диод при прямом включении из следующего соотношения:

В данном случае в цепи питания диода КИПД03А-1К значение гасящего сопротивления

R?(2,4В-2В)/8 мА=50 Ом

В качестве однознакового индикатора могут быть использованы любые индикаторы, в которых средний потребляемый ток через элемент (сегмент) не превышает предельного значения тока (16 мА) с выхода (ножки) микросхемы серии К155. В противном случае необходимо устанавливать транзисторные ключи в цепях питания каждого из сегментов. К приемлемым знаковым индикаторам по указанным требованиям относятся, например, следующие светодиодные однознаковые 7-сегментные индикаторы:

На рис. 3, в изображена схема блока цифровой индикации, в котором используется индикатор АЛ304Б с общим катодом. Микросхема К514ИД1 (DD1) - дешифратор серии ТТЛ, предназначенный для совместной работы с семиэлементным индикатором с разъединенными анодами светодиодов. При поступлении на его входы сигналов от счетчика импульсов, работающего в коде 1-2-4-8, индикатор высвечивает логическое состояние счетчика. Конструкции полупроводниковых семиэлементных индикаторов весьма разнообразны. Для примера на рис. 3, а и б показаны внешний вид и условное графическое обозначение индикатора серии АЛ304. Индикаторы этой серии с буквенными индексами А, Б и В-с общим катодом, а с буквенными индексами ГиЖ-с общим анодом.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

В ходе выполнения курсовой работы отладка проектируемой схемы реализована в программе «Electronic Workbench» (EWB). С помощью встроенного в программу виртуального двухканального осциллографа исследованы временные параметры формируемых сигналов. Данная схема выполнена на микросхемах ТТЛ-логики и реализует циклический режим работы счетчика импульсов с выводом результатов счета на 7-сегментный индикатор.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) Интегральные микросхемы. Справочник., Б. Торабрин, М., Радио и связь, 1983.

2) Основы автоматики и вычислительной техники, Б. Калабеков, М., Связь, 1980

3) Полупроводниковые приборы: диоды,тиристоры, оптоэлектронные приборы, Справочник, А. Баюков, М., Энергоатомиздат, 1984.

Размещено на Allbest.ru