Проектирование измерителя временного интервала - Курсовая работа

Цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, которая связана с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением электронных систем, где преобразование и обработка информации происходит по закону дискретной функции. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетическое (силовое), связанное с преобразованием постоянного и переменного токов для нужд металлургии, электротяги, электроэнергетики, и информационное, к которому принадлежат аудио-и видеоаппаратура, средства телекоммуникации, измерения, контроля и регулирования технологических процессов производств научных исследований в технических и гуманитарных сферах. Обмен информацией в электронных системах осуществляется с помощью сигналов. Дискретные сигналы проще сохранять и обрабатывать, они меньше подвержены искажениям. Первый получен за время дискретизации по уровням или за время непрерывных сигналов; второй - в виде набора кодовых комбинаций знаков, чисел или слов.Сущность метода последовательного счета заключается в представлении измеряемого интервала ?изм в виде последовательности некоторого количества импульсов, следующих друг за другом с определенным интервалом времени ?о. б) импульсы определяющие начало и конец измеряемого интервала времени; Устройство, реализующее этот метод, называют преобразователем последовательного счета. На временной селектор поступают импульсы с генератора квантующей последовательности. Импульсы с генератора квантующей последовательности поступают на входы схем совпадения и на вход делителя частоты.В структурную схему проектируемого устройства входят следующие элементы: - Формирователь импульсов (ФИ) - формирует управляющий сигнал, разрешающий начинать счет, при поступлении переднего фронта измеряемого импульса. Тактовый генератор (ТГ) - формирует импульсы высокой частоты, необходимые для измерения временного интервала, а также импульсы, необходимые для обеспечения работы преобразователя кода, передающего информацию в канал связи. При поступлении заднего фронта, импульсы с ТГ перестают поступать на СПИ, и подсчет останавливается. Включает в себя детекторы переднего (формирует сигнал определяющий начало импульса) и заднего (сигнал конца импульса) фронта. На рисунке 2.3 представлена функциональная схема проектируемого устройства подсчета импульсов, которая работает по следующему принципу: в начальный момент времени сигнал подается на вход ДПФ, который вырабатывает импульс, поступающий на вход S триггера Т, устанавливая его выход Q в единичное состояние, таким образом обеспечивая непрерывную подачу сигнала на логический элемент И, на второй вход которого подается сигнал от делителя частоты f/3.По помехоустойчивости наибольше подходят микросхемы ТТЛ серии. Микросхемы ЭСЛ имеют недостаточную помехоустойчивость, а МОП микросхемы имеют избыточную помехоустойчивость и их применение оправдано в устройствах, блоки которых подвергаются значительным воздействиям помех. Кроме того проектируемое устройство предназначено для измерения продолжительности положительных импульсов, а микросхемы ЭСЛ - микросхемы отрицательной логики, и для их применения нужно использовать преобразователь уровней, что несколько усложняет конструкцию устройства. В результате сравнения основных серий микросхем ТТЛ логики была выбрана серия КР1533, имеющая следующие основные параметры, приведенные в таблице 3.1.Для управления моментами начала и окончания счета импульсов от тактового генератора нужно устройство, которое бы формировало соответственно импульсы начала и окончания счета. В соответствии с заданием на курсовую работу необходимо спроектировать устройство для измерения продолжительности импульсов. С учетом этого, для формирования импульса начала счета необходимо применить детектор переднего фронта, а для формирования импульса окончания счета - детектор заднего фронта. Типовая схема детектора переднего фронта показана на рисунке 3.1 Как видно из временной диаграммы, импульс на выходе схемы появляется в момент появления переднего фронта входного импульса и длится некоторое время.Для синхронизации работы схемы устройства, получения импульсов для измерения временного интервала, импульсов задающих скорость передачи данных в канал связи необходимо иметь генератор, который бы мог генерировать тактовые импульсы с заданной частотой следования и длительностью импульса. Частоту генератора выбирают из условия: . Для обеспечения заданной точности измерения и скорости передачи требуются разные таковые частоты. Применение двух тактовых генераторов может решить эту проблему, однако оба генератора должны работать синхронно, с чем возникают сложности. Поэтому на практике применяют один генератор и делители частоты для получения необходимых тактовых частот.Необходимость в делителях частоты была обоснована в предыдущем разделе. Делители частоты целесообразно строить на последовательном счетчике на D-триггерах с заданным коэффициентом пересчета по методу дешифрации состояний. Для построения счетчика с заданным коэффициентом п

Содержание

Введение

1. Методы измерения временных интервалов

2. Разработка структурной и функциональной схем устройства

3. Разработка принципиальной схемы устройства

3.1 Выбор элементной базы

3.2 Проектирование схем выделения фронтов временного интервала

3.3 Проектирование генератора

3.4 Проектирование делителей частоты

3.5 Синтез вычитающего двоично-десятичного счетчика с порядком счета 8421 6 на D-триггерах

3.6 Проектирование устройства отображения

3.6.1 Синтез преобразователя кода

3.6.2 Синтез параллельного регистра с однофазным приемом данных

3.7 Проектирование параллельно-последовательного преобразователя

3.8 Проектирование устройства управления

3.8.1 Синтез счетчика с коэффициентом пересчета 16

3.8.2 Разработка схемы сброса

3.8.3 Разработка линии задержки

Заключение

Список литературы

Цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, которая связана с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением электронных систем, где преобразование и обработка информации происходит по закону дискретной функции. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетическое (силовое), связанное с преобразованием постоянного и переменного токов для нужд металлургии, электротяги, электроэнергетики, и информационное, к которому принадлежат аудио- и видеоаппаратура, средства телекоммуникации, измерения, контроля и регулирования технологических процессов производств научных исследований в технических и гуманитарных сферах.

Обмен информацией в электронных системах осуществляется с помощью сигналов. Носителями сигналов могут быть разные физические величины - токи, напряжения, магнитные состояния, световые волны. Выделяют аналоговые (непрерывные) и дискретные сигналы.

Дискретные сигналы проще сохранять и обрабатывать, они меньше подвержены искажениям. Такие искажения проще выявить и исправить. Поэтому дискретные сигналы чаще используют на практике, чем непрерывные. Существуют два типа дискретных сигналов. Первый получен за время дискретизации по уровням или за время непрерывных сигналов; второй - в виде набора кодовых комбинаций знаков, чисел или слов.

Преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов на дискретное множество называется дискретизацией. Вторая подача в виде кодовых комбинаций слов является более универсальной и распространенной. Ее используют для кодирования человеческой речи на бумаге, в математике, в цифровой электронике.

Вероятно, что в недалеком будущем цифровая электроника займет монопольное положение на рынке электронных систем и устройств. Сегодня цифровые персональные компьютеры и контроллеры практически вытеснили аналоговые электронные вычислительные машины. То же самое происходит и с аппаратурой радиосвязи, радиовещания и телевидения (телевизорами, радиоприемниками, видеомагнитофонами, звукозаписями, фотоаппаратурой).

Полностью вытеснить аналоговую технику цифровая в принципе не сможет, потому что физические процессы, от которых электронная система получает информацию, имеют аналоговую природу; в этом случае на входе и выходе нужны цифроаналоговые и аналого-цифровые устройства.

Цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, которая связана с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением электронных систем, где преобразования и обработка информации осуществляется по закону дискретной функции. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетический (силовой), связанный с преобразованием постоянного и переменного токов для нужд металлургии, электротяги, электроэнергетики, и информационный, которому принадлежат аудио- и видеоаппаратура, средства телекоммуникации, измерения, контроля и регулирования технологических процессов производств научных исследований в технических и гуманитарных сферах.

Цифровое измерительное устройство - это средство измерений, в котором значение измеряемой физической величины автоматически представляется в виде числа, индуцируемого на цифровом отсчетном устройстве, или в виде совокупности дискретных сигналов - кода.