Реферат: Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора
1.4. Выбор и обоснование функциональной схемы
устройства.
1.5. Синтез электрической
принципиальной схемы
в базисе «И-НЕ».
Можно уменьшить количество
наименований схем. Это можно сделать путем преобразования с помощью формул:
В результате
получаем только схемы “И-НЕ” и схемы отрицания
Повторяющиеся
значения формул СДНФ
1.6. Выбор и обоснование элементной базы.
Для
проектирования было предложено выбрать элементы ТТЛ серий 155 и 555. После
сравнения характеристик этих двух серий мною была выбрана 555 серия.
Потому что:
¾
во-первых, коэффициент разветвления у неё в два раза больше, чем
у 155 серии, что в дальнейшем даст возможность не использовать дополнительные
резисторы на входе схемы
¾
во-вторых, элементы 555 серии потребляют меньше мощности в
отличие от серии 155, так как их максимальное напряжение и сила тока меньше,
чем у 155 серии.
В 555 серию
входят различные логические элементы общим числом 98 наименований. Их
назначение заключается в построении узлов ЭВМ и устройств дискретной автоматики
с высоким быстродействием и малой потребляемой мощностью.
Элементы И –
НЕ в 555 серии содержат простые n-p-n транзисторы VT2 – VT4,
многоэмиттерный транзистор VT1, а так же резисторы и
диоды, количество которых зависит от конкретного элемента. Такая схема
обеспечивает возможность работы на большую емкостную нагрузку при высоком
быстродействии и помехоустойчивости.
В качестве
индикатора выбран семисегментный индикатор АЛС320Б, один из немногих
индикаторов способный отображать не только цифровую информацию, но и буквенную,
что необходимо в проектируемом устройстве.
В моей схеме
используется следующие микросхемы серии К555:
К555ЛА1,
К555ЛА2, К555ЛА4, К555ЛН1, К555ЛН2
1.7. Описание
используемых в схеме ИМС и семисегментного индикатора.
К555ЛА1
Два логических элемента 4И-НЕ
№
выв.
|
Назначение |
№
выв.
|
Назначение |
1
2
3
4
5
6
7
|
Вход Х1
Вход Х2
Свободный
Вход Х3
Вход Х4
Выход Y1
Общий
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Выход Y2
Вход Х5
Вход Х6
Свободный
Вход Х7
Вход Х8
Ucc
|
DIP14
Пластик
Тип микросхемы |
К555ЛА1 |
Фирма производитель |
СНГ |
Функциональные особенности |
2 элемента 4И-НЕ |
Uпит
|
5В ± 5% |
Uпит (низкого ур-ня)
|
≤ 0,5В |
Uпит (высокого ур-ня)
|
≥ 2,7В |
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых)
|
≤ 2,2мА |
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых)
|
≤ 0,8мА |
Iвых (низкого ур-ня)
|
≤ |-0.36|мА |
Iвых (высокого ур-ня)
|
≤ 0,02мА |
P |
7,88мВт |
tзадержки
|
20нСек |
Kразвёртки
|
20 |
Корпус |
DIP14 |
К555ЛА2
Логический элемент 8И-НЕ
№
выв.
|
Назначение |
№
выв.
|
Назначение |
1
2
3
4
5
6
7
|
Вход Х1
Вход Х2
Вход Х3
Вход Х4
Вход Х5
Вход Х6
Общий
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Выход Y1
Свободный
Свободный
Вход Х7
Вход Х8
Свободный
Ucc
|
DIP14
Пластик
Тип микросхемы |
К555ЛА2 |
Фирма производитель |
СНГ |
Функциональные особенности |
элемент 8И-НЕ |
Uпит
|
5В ± 5% |
Uпит (низкого ур-ня)
|
≤ 0,5В |
Uпит (высокого ур-ня)
|
≥ 2,7В |
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых)
|
≤ 1,1мА |
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых)
|
≤ 0,5мА |
Iвых (низкого ур-ня)
|
≤ |-0,4|мА |
Iвых (высокого ур-ня)
|
≤ 0,02мА |
P |
4,2мВт |
tзадержки
|
35нСек |
Kразвёртки
|
20 |
Корпус |
DIP14 |
К555ЛА4
Три логических элемента 3И-НЕ
№
выв.
|
Назначение |
№
выв.
|
Назначение |
1
2
3
4
5
6
7
|
Вход Х1
Вход Х2
Вход Х4
Вход Х5
Вход Х6
Выход Y2
Общий
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Выход Y3
Вход Х7
Вход Х8
Вход Х9
Выход Y1
Вход Х3
Ucc
|
DIP14
Керамический
Тип микросхемы |
К555ЛА4 |
Фирма производитель |
СНГ |
Функциональные особенности |
3 элемента 3И-НЕ |
Uпит
|
5В ± 5% |
Uпит (низкого ур-ня)
|
≤ 0,5В |
Uпит (высокого ур-ня)
|
≥ 2,7В |
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых)
|
≤ 1,2мА |
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых)
|
≤ 0,8мА |
Iвых (низкого ур-ня)
|
≤ |-0.36|мА |
Iвых (высокого ур-ня)
|
≤ 0,02мА |
P |
11,8мВт |
tзадержки
|
15нСек |
Kразвёртки
|
20 |
Корпус |
DIP14 |
К555ЛН1
Шесть инверторов
№
выв.
|
Назначение |
№
выв.
|
Назначение |
1
2
3
4
5
6
7
|
Вход Х1
Выход Y1
Вход Х2
Выход Y2
Вход Х3
Выход Y3
Общий
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Выход Y4
Вход Х4
Выход Y5
Вход Х5
Выход Y6
Вход Х6
Ucc
|
DIP14
Пластик
Тип микросхемы |
К555ЛН1 |
Фирма производитель |
СНГ |
Функциональные особенности |
6 инверторов |
Uпит
|
5В ± 5% |
Uпит (низкого ур-ня)
|
≤ 0,5В |
Uпит (высокого ур-ня)
|
≥ 2,7В |
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых)
|
≤ 6,6мА |
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых)
|
≤ 2,4мА |
Iвых (низкого ур-ня)
|
≤ |-0.36|мА |
Iвых (высокого ур-ня)
|
≤ 0,02мА |
P |
23,63мВт |
Tзадержки
|
≤ 20нСек |
Kразвёртки
|
20 |
Корпус |
DIP14 |
К555ЛН2
Шесть инверторов с открытым коллекторным выходом
№
выв.
|
Назначение |
№
выв.
|
Назначение |
1
2
3
4
5
6
7
|
Вход Х1
Выход Y1
Вход Х2
Выход Y2
Вход Х3
Выход Y3
Общий
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Выход Y4
Вход Х4
Выход Y5
Вход Х5
Выход Y6
Вход Х6
Ucc
|
DIP14
Пластик
Тип микросхемы |
К555ЛН2 |
Фирма производитель |
СНГ |
Функциональные особенности |
6 инверторов с открытым
коллекторным выходом |
Uпит
|
5В ± 5% |
Uпит (низкого ур-ня)
|
≤ 0,5В |
Uпит (высокого ур-ня)
|
≥ 2,7В |
Iпотреб (низкий ур-нь Uвых)
|
≤ 6,6мА |
Iпотреб (высокий ур-нь Uвых)
|
≤ 2,4мА |
Iвых (низкого ур-ня)
|
≤ |-0.36|мА |
Iвых (высокого ур-ня)
|
≤ 0,02мА |
P |
23,63мВт |
Tзадержки
|
≤ 32нСек |
Kразвёртки
|
20 |
Корпус |
DIP14 |
ИНДИКАТОР ЦИФРОВОЙ
АЛС320Б
Название |
АЛС320Б |
Цвет свечения |
зеленый |
Н, мм |
5 |
М |
1 |
Lmin, нм |
555 |
Lmax, нм |
565 |
Iv, мДж |
0.15 |
при Iпр, мА |
10 |
Uпр max(Uпр max имп), В |
3 |
Uобр max(Uобр max имп), В |
5 |
Iпр max(Iпр max имп), мА |
12 |
Iпр и max, мА |
60 |
при tи, мс |
1 |
при Q |
12 |
Т,°С |
-60…+70 |
2. Расчетная часть
2.1. Расчет быстродействия и потребляемой мощности
устройства
·
Расчет номиналов резисторов
Из расчетов видно, что сопротивление
равно 758 Ом, а его наминал,
равен 1 кОм. Сопротивление индикатора равно 167 Ом, а его
наминал, равен 250 Ом.
·
Расчет быстродействия
Таким образом, из расчета, время задержки составляет
127 нс.
·
Расчет мощности
Таким образом, из расчета я получил
потребляемую мощность
равную 402,88 мВт
2.2. Расчет вероятности безотказной работы устройства
и
среднего времени наработки на отказ.
Наименее |
Обозначение
на схеме
|
Кол-во
элементов
|
lо
10-6
|
Режим работы |
Усл. раб.
Кl
|
Коэф.
а
|
li =a×кl×lо
10-6
|
10-6
|
Кн
|
tс
|
Резисторы |
R1
|
1 |
1 |
1 |
50 |
1,6 |
2,7 |
4,32 |
4,32 |
R2-8
|
7 |
0,4 |
1,728 |
12,096 |
ИМС |
DD1-DD10
|
10 |
0,1 |
1 |
50 |
1 |
2,7 |
0,27 |
2,7 |
ИМС
(К555ЛН2)
|
DD11-DD12
|
2 |
0,08 |
1 |
50 |
1 |
2,7 |
0,216 |
0,432 |
Индикатор |
VD |
7 |
5 |
1 |
50 |
1,6 |
2,7 |
21,6 |
151,2 |
1.
Прикидочный расчет
2.
Ориентировочный расчет
3.
Окончательный расчет
Графическая часть проекта.
Заключение.
В курсовом
проекте я разработал электрическую принципиальную схему управления
семисегментного индикатора.
Изначально, по
заданию, составив таблицы истинности и минимизировав логическую функцию,
получили те сигналы, которые поступят непосредственно на индикатор (пройдя
предварительную инверсию). Преобразовав полученные формулы и выделив
повторяющиеся блоки, оптимизировал работу схемы. В ней используются микросхемы
серии К555, т.к. они являются более новыми, чем серия К155, а также
рассчитывались номинал резисторов, быстродействие, потребляемая мощность и
вероятность безотказной работы устройства.
Значение
прикидочного расчета больше, так как при его расчете было взято максимальное
значение коэффициента интенсивности отказов, а в ориентировочном расчете для
каждого элемента свое. Из-за этой разницы в ориентировочном расчете увеличилось
P(t) и Tср.
Список литературы.
1. «Справочник по интегральным
микросхемам» Тарабин; Москва 1981г.
2. «Цифровые интегральные
микросхемы» Богданович М.И., Грель И.Н., Похоренко В.А., Шалимо В.В.; Минск,
Беларусь 1991г.
3. Конспект по предмету
«Конструирование ЭВМ» преподаватель – Пушницкая И.В.
4. Конспект по предмету «Типовые
элементы и устройства цифровой техники» преподаватель – Золотарев И.В., Тихонов
Б.Н.
5. методическая указания к
выполнению курсового проекта по предмету «Электронные цифровые вычислительные
машины и микропроцессоры» Пушницкая И.В., Чечурина А.В.
Ленинград 1990г.
6. Методические рекомендации по
оформлению курсовых и дипломных проектов Лагутина Н.И.; Ленинград 1987г.
7. «Справочник по
полупроводниковых электронных приборов» Иванов В.И.
8. «Справочник интегральных
микросхем» Нефедов
9. «Импульсные и цифровые
устройства» Браммер Ю.А., Пащук И.Н.
|