Структурная схема и принцип действия устройства

РЕФЕРАТ

Наименование дисциплины: «Цифровые устройства и микропроцессоры».

Тема курсового проекта: «Программируемый формирователь импульса заданной длительности с цифровой индикацией длительности».

Число листов в расчётно-пояснительной записке 22.

Состав расчётно-пояснительной записки:

Техническое задание. 1 лист. Требования к устройству.

Введение. 2 листа. Обзор возможных вариантов решения задачи.

Структурная схема и принцип действия устройства. 2 листа. Разработка структурной схемы, описание принципа действия.

Разработка и электрический расчёт узлов устройства. 6 листов. Разработка отдельных узлов, электрические расчёты, составление принципиальной схемы.

Временные диаграммы. 1 лист. Пояснение временных диаграмм работы устройства (приведены в приложении).

Электропитание устройства. 1 лист. Расчёт энергопотребления, выбор источника питания.

Конструкция устройства. 1 лист. Описание конструкции устройства.

Также в курсовой проект включены список использованной литературы и приложения. В приложениях приведена справочная информация по интегральным микросхемам отечественного производства и перечень входящего в состав курсовой работы графического материала и конструкторской документации на разрабатываемое устройство.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. 3

2. ВВЕДЕНИЕ. 4

3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА.. 6

4. РАЗРАБОТКА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ УЗЛОВ УСТРОЙСТВА.. 8

Блок задания кода. 8

Блок индикации. 9

Тактовый генератор. 10

Формирователь пускового импульса. 11

Формирователь счетных импульсов. 11

Формирователь импульса. 12

5. ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ.. 14

6. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВА.. 15

Расчет энергопотребления. 15

Требования к источнику питания. 15

7. КОНСТРУКЦИЯ УСТРОЙСТВА.. 16

ЛИТЕРАТУРА.. 17

ПРИЛОЖЕНИЕ А.. 18

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 19

ПРИЛОЖЕНИЕ В.. 22

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Разрабатываемое устройство: Программируемый формирователь импульса заданной длительности с цифровой индикацией длительности.

Предъявляемые требования:

- запускающий сигнал формируется кнопкой;

- частота сигнала опорного генератора 10 МГц;

- длительность выходного импульса 5..30 мкс с шагом 5 мкс.

Состав проекта:

- структурная схема;

- принципиальная схема;

- перечень элементов;

- описание принципа действия и конструкции устройства;

- временные диаграммы, поясняющие работу устройства;

- расчет энергопотребления устройства;

- рекомендации к выбору или разработке источника питания.

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с заданием на проектирование, необходимо разработать Программируемый формирователь импульса заданной длительности с цифровой индикацией длительности.

Может быть выбран один из следующих путей разработки устройства:

- электронно-вакуумные приборы;

- аналоговые полупроводниковые дискретные приборы;

- аналоговые ИМС;

- цифровые ИМС.

Применение первого варианта бесперспективно по следующим причинам:

- высокая энергоёмкость;

- неприемлемые масса и габариты;

- моральная устарелость.

Вариант с дискретными полупроводниковыми приборами следует исключить. Причины:

- сравнительно низкая надёжность;

- сложность настройки.

Аналоговые ИМС лишены большинства перечисленных недостатков, за исключением относительной сложности настройки.

Наиболее приемлемым является использование цифровых ИМС массовых серий. Преимущества такого подхода:

- высокая надёжность;

- хорошие массогабаритные характеристики;

- отсутствие необходимости в настройке;

- низкое энергопотребление;

- высокая доступность элементной базы на рынке;

- ряд других достоинств.

В части конструкции также существуют различные варианты:

- корпусное и бескорпусное исполнение;

- навесной и печатный монтаж;

- выводные компоненты и SMD.

С точки зрения улучшения массогабаритных характеристик предпочтителен печатный монтаж в отверстия или SMD.

Подобное устройство может быть использовано в различных лабораторных установках, предназначенных для тестирования оборудования, проведения исследований и технических измерений, возможно применение данного устройства в качестве составной части устройств и приборов различного промышленного, бытового и специального назначения.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УСТРОЙСТВА

Метод форсирования импульса заданной длительности – счёт установленного числа эталонных счётных импульсов. В течение времени счёта присутствует высокий уровень формируемого импульса. Т.о., длительность импульса определяется числом сосчитанных импульсов и кратна их периоду. Структурная схема устройства изображена на рисунке 1.

структурная схема и принцип действия устройства - student2.ru

Рис. 1 – Структурная схема разрабатываемого устройства

Способ задания длительности импульса – ручной, с клавиатуры блока задания кода (БЗК). Задаётся длительность в микросекундах, в заданном диапазоне, с заданным шагом. Полученный код поступает на:

- блок индикации (БИ), осуществляется отображение введённого числа;

- формирователь импульса (ФИ). Осуществляется формирование импульса требуемой длительности.

Способ запуска устройства – ручной, с клавиатуры формирователе пускового импульса (ФПИ). Сформированный импульс разрешает работу ФИ.

Метод формирования счётных импульсов – деление частоты тактового генератора (ТГ). Частота ТГ – 10 МГц, указана в задании. Требуемая частота счётных импульсов:

структурная схема и принцип действия устройства - student2.ru Гц =1 МГц

Таким образом, формирователь счётных импульсов (ФСчИ) является делителем на 10.

4. РАЗРАБОТКА И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ УЗЛОВ УСТРОЙСТВА

Блок задания кода

Назначение – ввод оператором требуемой длительности импульса. Метод ввода – последовательное нажатие клавиши.

Состав блока:

- клавиша;

- RS-триггер – защита от «дребезга» контактов клавиши;

- двоичный счётчик. Выход Q0 – единицы (0 или 5), выходы Q1, Q2 – десятки (0, 1, 2, 3), выход Q3 – сброс счётчика (подключён ко входу &R0)

Схема БЗК показана на рисунке 2.

структурная схема и принцип действия устройства - student2.ru

Рис. 2 Блок задания кода.

Блок индикации

Назначение – отображение введённого значения длительности импульса.

Состав блока:

- дешифратор двоичного кода в семисегментный – 2 ИМС. Выполняет преобразование кодов;

- семисегментный светодиодный индикатор – 2 ИМС. Обеспечивает индикацию.

Включение – выходы A..G дешифратора подключены к входам A..G индикатора через токоограничивающие резисторы. Сопротивление резистора (номинальный ток светодиода 5..12 мА):

структурная схема и принцип действия устройства - student2.ru Ом