Разработка устройства формирования управляющих сигналов
Микросхема представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров, образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как четырехразрядный двоичный… Читать ещё >
Разработка устройства формирования управляющих сигналов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования Российской Федерации Российский государственный профессионально-педагогический университет Инженерно-педагогический институт
Кафедра микропроцессорной управляющей вычислительной техники
Контрольная работа
по дисциплине: «Электроника и микросхемотехника»
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ
Разработчик: Студент Цветков К. А.
Руководитель работы: канд. техн. наук, доцент Карпов А. А.
Екатеринбург 2007
Постановка задачи и исходные данные к выполнению работы
генератор импульс микросхема электронный
Работа состоит в разработке устройства формирования управляющих сигналов с «жесткой «логикой работы. Структурная схема устройства приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема устройства.
Устройство должно содержать генератор тактовых сигналов, рассчитанный на заданную частоту импульсов, и формирователь, реализующий за восемь тактов генератора пять управляющих сигналов с заданными временными диаграммами. Устройство должно работать циклически, последовательно повторяя заданные рабочие такты. Вид временных диаграмм управляющих сигналов приведен на рисунке 2.
Рисунок 2. Временные диаграммы управляющих сигналов.
Необходимо также предусмотреть начальную установку при запуске, чтобы, после подачи питающего напряжения на микросхемы и элементы устройства, выработка управляющих сигналов начиналась с первого рабочего такта. При разработке желательно использовать микросхемы одноименной серии, учитывая их нагрузочные характеристики.
Расчет тактового генератора на заданной частоты импульсов
Данный генератор можно построить на любых инвертирующих элементах. Резистор R выполняет 2 функции:
1. Смещает рабочую точку элемента 1 на крутой участок передаточной характеристики, обеспечивая мягкое самовозбуждение.
2. Вместе с конденсатором С служит время задающим элементом.
Нестабильность подобного генератора составляет 10−15%.
Частота генерируемых колебаний:
f=(3R * C)-1
Из этой формулы рассчитаем Сг для генератора:
f = 2,0 МГц
Rг = 300 Ом Сг = 1/(3fRг) = 1/(3 * 2,0 * 106 * 300) = 1/1800 * 106 = 55,5 нФ
Расчет устройства начальной установки
— длительность импульса
= Cну * Rну
= 3/f = 3/(2,0 * 106) = 1,5 * 10-6
Rну * Cну = 1,5 * 10-6
Возьмём Rну = 1 кОм, в этом случае:
Cну = (1,5 * 10-6)/(1 * 103) = 1,5 * 10-9 Ф = 1,5 нФ
Условные графические обозначения, характеристики и параметры микросхем и электронных элементов, используемых в разработанном устройстве
Счетчик К555ИЕ5
Микросхема представляет собой двоичный счетчик. Каждая ИС состоит из четырех JK-триггеров, образуя счетчик делитель на 2 и 8. Установочные входы обеспечивают прекращение счета и одновременно возвращают все триггеры в состояние низкого уровня (на входы R0(1) и R0(2) подается высокий уровень). Выход Q1 не соединен с последующими триггерами. Если ИС используется как четырехразрядный двоичный счетчик, то счетные импульсы подаются на С1, а если как трехразрядный — то на вход С2.
Условное графическое обозначение
1 — вход счетный С2; 2 — вход установки 0 R0(1); 3 — вход установки 0 R0(2); 4,6,7,13 — свободные; 5 — напряжение питания +Uп; 8 — выход Q3; | 9 — выход Q2; 10 — общий; 11 — выход Q4; 12 — выход Q1; 14 — вход счетный C1; | ||
Электрические параметры:
Ток потребления <= 15 мА
I0 вх (R) <= |-0.4| мА
I0 вх (С1) <= |-2,4| мА
I0 вх (С2) <= |-1,6| мА
I1 вх (R) <= 0,02 мА
I1 вх (С1) <= 0,04 мА
U0 вых >= 2.7 В
t1,0 зд.р.(e1-Q0) <= 70 нс
Мультиплексор К555КП7
Мультиплексор — цифровой многопозиционный переключатель. У мультиплексора 8 входов и 1 выход. Это означает, что если к этим 8 входам присоединены 8 источников цифровых сигналов, то байты от любого из генераторов можно передать в единый выходной провод. Для этого нужный нам вход требуется выбрать, подав на него двоичный код адреса.
Микросхема представляет собой селектор-мультиплексор на восемь каналов со стробированием. В зависимости от установленного на входах A, B, C кода разрешает прохождение сигнала на выходы Y1 и Y2 только от одного из восьми информационных входов D0-D7, при этом на входе стробирования V должно быть установлено напряжение низкого уровня. При высоком уровне напряжения на входе V выход Y1 устанавливается в состояние низкого уровня напряжения, а выход Y2 соответственно в состояние высокого уровня.
Условное графическое обозначение
1−4 — информационные входные сигналы D3-D1;7 — вход разрешения;9 — адресный вход C;10 — адресный вход B;11 — адресный вход A; 12−15 — информационные входные сигналыD7-D4; | 5 — выход Y1;6 — выход Y2;8 — общий (GND);16 — напряжение питания (Vcc); | ||
Электрические параметры:
Ток потребления <= 9,7 мА
I0 вх <= |-0.38| мА
I1 вх (R) <= 0,003 мА
U0 вых <= 0,48 В
U1 вых >= 2,85 В
t1,0 зд.р.(E-D0) <= 43 нс
Логический элемент К555ЛН1
Микросхема представляет собой шесть логических элементов НЕ.
Условное графическое обозначение
1,3,5,9,11,13 — входы; 7 — общий (GND); | 2,4,6,8,10,12 — выходы; 14 — напряжение питания (Vcc); | ||
Электрические параметры
I0 потр вых сиг <= 3,6 мА
I1 потр вых сиг <= 1,2 мА
I0 вх <= |-0,4| мА
I1 вх <= 0,020 мА
U0 вых <= 0,5 В
U1 вых >= 2,7 В
t зд.р.(выкл) = 22 нс
t зд.р.(выкл) = 15 нс
Краткое описание принципа действия разработанного устройства
При подаче питающего напряжения на микросхемы и элементы устройства, начальная установка подаёт сигнал сброса на счётчик в течение 3 Т. Счётчик сбрасывается на ноль, по этому начальный сигнал генерируется с первого такта.
Генератор создаёт импульсы с частотой f = 2,5 МГц, которые подаются на счётные входы счётчика.
Сигнал со счётчика на адресные входа мультиплексора. В зависимости от установленного на входах A, B, C кода разрешает прохождение сигнала на входы y1, y2, только от одного из восьми информационных входов D0 — D7.