Структурная схема динамической цифровой индикации. Синтез мультиплексора, коммутирующего шесть информационных входов. Выбор схемы преобразователя двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора. Составление таблицы истинности дешифратора.
Аннотация к работе
С помощью устройств отображения могут быть решены задачи сигнализации и индикации. Индикаторы можно классифицировать по принципу формирования изображения на знакомодулирующие (зми) и знакосинтезирующие (зси). Сегментные ЗСИ могут индицировать только цифры (цифровой зси) или цифры и буквы русского и латинского алфавитов (буквенно-цифровой зси). В работе предусматривается разработка принципиальной электрической схемы динамической цифровой индикации 6-ти десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах с использованием микросхем серии К155. Сигналы с выходов "a ? g" преобразователя У2, управляющие свечением сегментов индикатора, подаются параллельно на входы индикаторов "a ? g", т.е выход "а" преобразователя подключается ко входу "а" каждого индикатора, выход "b" - к выходу "b" каждого индикатора и т.д.
Введение
На практике всегда актуальной была задача отображения информации в виде, удобном для его зрительного отображения. В настоящее время наибольшее распространение получили полупроводниковые, вакуумные люминесцентные, газоразрядные индикаторы. С помощью устройств отображения могут быть решены задачи сигнализации и индикации.
Сигнализация - это сообщение человеку о факте перехода контролируемой величины из одной области в другую. При визуальной сигнализации основным техническим средством является светоизлучающий или светоотражающий элемент, который осуществляет световое воздействие на человека (сигнализаторы наличия питающего напряжения, перегорания предохранителя и т.д.).
Индикация-это представление результатов контроля или измерения. Контроль, как правило, осуществляется по принципу "больше-меньше", "есть-нет". Контролирующими устройствами являются пробники, неизмеряющие напряжение, ток, сопротивление, а лишь фиксирующие их наличие или отсутствие. Индикаторы можно классифицировать по принципу формирования изображения на знакомодулирующие (зми) и знакосинтезирующие (зси). Примером зми является цифровой газоразрядный индикатор, изображение в котором повторяет форму десяти катодов (цифр от 0 до 9). Любое другое изображение в нем получить невозможно. В зси изображение получается с помощью мозайки независимо управляемых элементов отображения, каждый из которых является преобразователем "сигнал-свет". Среди них различают сегментные индикаторы, элементы отображения которых являются сегментами и сгруппированы в одно или несколько знакомест, и матричные индикаторы, элементы отображения которых образуют матрицу. Сегментные ЗСИ могут индицировать только цифры (цифровой зси) или цифры и буквы русского и латинского алфавитов (буквенно-цифровой зси). В работе предусматривается разработка принципиальной электрической схемы динамической цифровой индикации 6-ти десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах с использованием микросхем серии К155.
1. Общая часть
1.1 Структурная схема устройства динамической цифровой индикации
Структурная схема динамической цифровой индикации представлена на рис.1. Схема обеспечивает динамическую индикацию 6 десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах. Вывод информации производится параллельно в двоично-десятичном коде. Коммутатор У1 обеспечивает поочередное подключение входной информации. Преобразователь У2 преобразует двоично-десятичный код в код семисегментного цифрового индикатора. Счетчик У3 непрерывно подсчитывает входные импульсы, подаваемые от генератора. Коэффициент пересчета счетчика N=6. Каждое состояние счетчика дешифрирует У4, подключая соответствующий индикатор.
2.1 Разработка принципиальной схемы коммутатора У1
Выполним синтез мультиплексора, коммутирующего n=6 информационных входов. Число адресных входов А определим из соотношения n?2А, где А - число разрядов адреса (или число адресных входов). Т.к n=6 то А=3 (А0, А1.А2). Приведем таблицу истинности требуемого мультиплексора и его условное графическое изображение (рис.2).
Таблица 1 - Таблица истинности мультиплексора
Адресные входы Выход
А1 А0 Q
0 0 D0
0 1 D1
1 0 D2
1 1 D3
Рисунок 2 - Условное графическое обозначение мультиплексора
Запишем логическую функцию выхода мультиплексора в СДНФ
Q=D0A2 A1 A0 v D1A2 A1 A0 v D2A2 A1 A0 v D3A2 A1 A0 v D4A2 A1 A0 VD5A2 A1A0
Произведем построение логической схемы мультиплексора по полученной логической функции выхода в базисе И, ИЛИ, НЕ.
Произведем выбор микросхемы мультиплексора с числом информационных входов D не менее заданного числа n=6, используя приложения методических указаний к курсовому проекту, выбираем микросхему К155КП7.
Условное обозначение мультиплексора представлено на рис 4.
Рисунок 4 - Условное графическое обозначение ИМС
Вычертим полную схему коммутатора на мультиплексорах рис. 5
Рисунок 5 - Принципиальная схема коммутатора
2.2 Выбор микросхемы преобразователя Y2 из двоичного кода в код цифрового индикатора
Для преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора применим микросхему К514ИД1.
Условное обозначение микросхемы К514ИД1 представлено на рис.6
2.3 Подключение семисегментных индикаторов к кодопреобразователю
Сигналы с выходов "a ? g" преобразователя У2, управляющие свечением сегментов индикатора, подаются параллельно на входы индикаторов "a ? g", т.е выход "а" преобразователя подключается ко входу "а" каждого индикатора, выход " b" - к выходу " b" каждого индикатора и т.д. В качестве индикатора используем цифровой светодиодный индикатор АЛС324А. Схема подключения семисегментных индикаторов представлена на рисунке 7.
Двоичный счетчик У3 подсчитывает тактовые импульсы от генератора. Число индицируемых цифр представлено количеством индикаторов в схеме n=6 и определяет коэффициент пересчета счетчика N. Кроме того, число комбинаций счетчика равно числу адресных комбинаций мультиплексора. Составим таблицу состояний и вычертим диаграмму работы счетчика с N=n=6.
Таблица 3 - Таблица состояний счетчика
Входной импульс Двоичный код на выходах
Q4 Q2 Q1
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 0 0 0
Рисунок 8 - Диаграмма состояний счетчика
Выбираем микросхему двоичного счетчика 155ИЕ5. Условное обозначение микросхемы представлено на рис. 9
1,14 - входы счетчика; 2,3 - входы установки 0;12,9,8,11 - выходы; 5 - питание;10 - общий;4,6,7,13 - не задействованы;
Рисунок 9 - Микросхема двоичного счетчика К155ИЕ5
Для обеспечения n=6 необходимо, чтобы при появлении на выходах двоичного кода 0110(2)=6(10) все триггеры счетчика сбросились в "0". Для этого не обходимо ввести цепь обратной связи с выходов счетчика, соответствующих n=6, в данном случае с выходов 8,9 на схему сброса.
2.5 Синтез дешифратора У4
Дешифратор У4 в разрабатываемой схеме формирует номер (адрес) подключаемого индикатора. Сигнал с выхода дешифратора является управляющим для индикатора, потому подключения осуществляем ко входу "S". цифровой индикация мультиплексор преобразователь
Составим таблицу истинности дешифратора с учетом n=6.
Входы № вых.
Х4 Х2 Х1
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 2
0 1 1 3
1 0 0 4
1 0 1 5
Запишем логические функции выходов дешифратора
Рисунок 10 - Логическая схема дешифратора в базисе И, ИЛИ, НЕ
Рисунок 11 - Логическая схема дешифратора в базисе И-НЕ
Выбираем микросхему дешифратора К155ИД10.
Условное обозначение микросхемы К155ИД10 представлено на рис. 12.