Расчет хронирующих RC-цепей и цепей индикации

Курсовая работа

По дисциплине

"Компьютерная электроника"

На тему «Проектирование цифровых устройств

на интегральных микросхемах малого

и средней степени интеграции»

Студента III курса___группы КИ-12-1

Направление подготовки –_______________

Компьютерная инженерия

__________________________

__________________________

__________________________

Специальности: _________________________

_______

___

_______

_______

(Фамилия и инициалы)

Руководитель: __________________________
Количество баллов: _____________________

Национальная шкала: ____________________

Оценка ECTS: __________________________

Члены комиссии: _______________________
___________ __________________________
___________ __________________________

___________ __________________________

Днепропетровск 2014

Введение.

В данной курсовой работе по предмету «Компьютерная электроника» представлена разработка цифрового устройства. Цель работы – закрепление на практике навыков логического и схемотехнического проектирования цифровых схем. Курсовой проект предусматривает проектирование цифрового устройства на базе интегральных микросхем (ИМС) малой и средней степени интеграции. Задание ориентировано на использование ИМС транзисторно-транзисторной логики Шоттки (ТТЛШ) и комплементарной МОП-транзисторной логики (КМОНТЛ) серий: 555, 1531, 1533, 561, 1561, 1564, 1554, 1594.

Содержание.

1. Задание к курсовому проекту.

2. Техническое обоснование выбора серии ИМС. Рассчеты, дающие оценку работоспособности разработанной схемы.

3. Рассчет хронирующих RC-цепей и цепей индикации.

4. Алгоритм работы устройства.

5. Функциональный состав устройства, его работа. Назначение, состав и работа каждого из узлов.

Временные диаграммы.

Принципиальная электрическая схема.

Печатная плата.

Монтажный чертеж.

Ведомость покупных изделий.

Задание к курсовому проекту.

Номер моей зачетной книжки 121047, при делении его на 60 получается остаток 27, это номер варианта.

Вариант 27 соответствует заданию 6:

Разработать устройство, которое подсчитывает число импульсов, длительность которых, заданная в двоичном коде, равна или превышает заданное число N.

Устройство должно преобразовывать длительность импульса в двоичный код, который потом сравнивается с двоичным кодом заданного числа N. Если код, соответствующий длительности импульса, равен или превышает число N, состояние счетчика, который подсчитывает число импульсов, которые отвечают условию, увеличивается на единицу. Устройство начинает работу по команде "Старт" и заканчивает работу по команде "Стоп". Если за время работы устройства имело место переполнение счетчика импульсов, должен светиться светодиод индикации переполнения.

Из таблицы находим:

1. потребляемый ток - не более 800 мА;

2. потребляемая мощность - не более 4 Вт;

( эти значения даны без учета их потребления в элементах индикации и формирователях логических сигналов (ФЛС) )

4. тактовая частота 0,01 МГц;

5. N=6 (в двоичном коде N=110);

6. наибольшее число импульсов, которое может подсчитать устройство до переполнения:

Kmax=99.

Техническое обоснование выбора серии ИМС. Расчеты, дающие оценку работоспособности разработанной схемы.

При выборе серии ИМС, используемой в устройстве, я исходил из:

1. получения наиболее простой схемной реализации с использованием специальных ИМС, находящихся в составе серии;

2. потребляемого микросхемами тока;

3. распространенности и удобства использования серии;

4. быстродействия ИМС.

Этим условиям наиболее удовлетворяет серия К176 (КМОПТЛ).

В устройстве применены 2 ИМС К176ЛА7, 1 ИМС К176ЛА8, 1 ИМС К176ИЕ2, 2 ИМС К176ИЕ4

Их основные параметры приведены в следующей таблице:

ИМС	I, мкА	t задержки, нс	F рабочая, МГц	К разветвл
ЛА7	0,1
ЛА8	0,1
ИЕ2		-
ИЕ4		-

Учитывая параметры, приведенные в данной таблице, получаем:

Приблизительный ток, потребляемый схемой:

I= =0,1*3+3*100 » 300 мкА.

Это значение удовлетворяет условию ( < 800 мА ).

Потребляемая схемой мощность приблизительно равна:

U*I= 9В * 300 * А = 2.7 мВт,

что удовлетворяет условию ( < 4 Вт ).

Из приведенной выше таблицы видно, что все ИМС, входящие в схему, имеют достаточные для нормальной работы схемы быстродействие, нагрузочную способность и потребляемую мощность.

Расчет хронирующих RC-цепей и цепей индикации.

В схеме присутствуют резисторы и конденсаторы, рассчет номиналов которых приведен ниже.

1.В ГТИ используется конденсатор С1 и резисторы R1,R2,R3. Если взять R1=R2=R, получим R3=R/2.

Для обеспечения частоты генератора f = 3 КГц необходимо подобрать R и C так, чтобы выполнялось соотношение f » . Для КМОПТЛ обычно берут R = 5K – 1M. Возьмем

R = 10К. Тогда С = = 160 нФ.

Итого, R1=R2=10K, R3=5K,C=160 нФ.

2. В УИД используются светодиодные семи сегментные индикаторы АЛС 304Б, которые содержат 7 светодиодов, расположенных в форме восьмерки и один светодиод для отображения десятичной

точки ( a … g – обозначения сегментов ):

	7 a 6 b 4 c 2 d 1 e 10 f 9 g

При этом U д.пр = 2 В, I д.пр = 5 мА, а U ип = 9 В. Для обеспечения рабочего режима индикаторов нужно подобрать резисторы так, чтобы токи и напряжения на индикаторах не превышали допустимо возможных. Так как катоды светодиодов включены параллельно, исходя из наихудшего случая, когда светятся все светодиоды, получим:

R < (U ип - U д.пр) / ( I д.пр * 7 ) = 200 Ом. Возьмем R4,R5,R6=180 Ом.

3. Аналогично подбираем резистор для светодиода индикации переполнения АЛ 102А, для которого U д.пр = 2,8 В, I д.пр = 5 мА. R < 1240 Ом. Возьмем R7 = 1 KОм.