Внедрение микропроцессорной и цифровой техники в устройства управления промышленными объектами. Проектирование схемы детектора фронтов, генератора тактовых импульсов, счетного устройства, блока вывода в устройство обработки, блока индикации и управления.
Аннотация к работе
В настоящее время в нашей жизни появляется все больше и больше цифровых устройств, которые выполняют достаточно широкий ряд функций. 4. схемы практически не требуют настройки, и после сборки сразу начинают работать; На первом этапе, который можно назвать структурным проектированием, заданный неформально алгоритм разработчик представляет в виде последовательности некоторых операторов, таких, как получение результата, счет, преобразование кода, передача информации. По техническим требованиям в качестве функциональных узлов схемы можно применить либо готовые блоки в интегральном исполнении, либо, если таких микросхем в наличии нет, синтезировать их из более простых элементов. Поэтому результативного проектирования цифровых устройств разработчик должен уметь: выбрать наиболее приемлемый вариант решения поставленной задачи, работать с алгеброй логики, знать основные цифровые элементы и уметь их применять, по возможности знать наиболее простые и распространенные алгоритмы решения основных задач.Работу проектируемого устройства можно представить следующим образом. При поступлении переднего фронта импульса или при превышении заданного интервала времени отсчет останавливается. Если значение в счетчике превышает заданный предел, на панели отображения выводится сигнал «ошибка». В противном случае на панели отображения отображается содержимое счетчика и величина измеренного интервала передается в устройство обработки. В состав структурной схемы войдут следующие элементы: 1. генератор исследуемых импульсов (ГИ);Устройство выделения фронтов построим на двух ждущих мультивибраторах (ЖМВ1 и ЖМВ2). Первый мультивибратор будет срабатывать по переднему фронту, т.е. выдавать сигнал после прихода переднего фронта, а второй - по заднему фронту. Фиксирование сигналов можно осуществлять с помощью триггера (Т). триггер по приходу переднего фронта вырабатывает сигнал разрешения счетчика импульсов, по приходу заднего фронта - сигнал запрещения. Измеритель длительности временных интервалов представляет собой счетчик, который осуществляет подсчет импульсов (СТ) и обнуляется, как только придет сигнал от ЖМВ2. В состав измерителя длительности временных интервалов входит логический элемент «И», выполняющий функцию фильтра (пропускает тактовые импульсы только на протяжении длительности импульса) и триггер, вырабатывающий сигнал разрешения счета.Маломощные быстродействующие интегральные микросхемы, предназначенные для организации высокоскоростного обмена и обработки цифровой информации, временного и электрического согласования сигналов в вычислительных системах. Высокое быстродействие в сочетании с низкой потребляемой мощностью и большой нагрузочной способностью, широкий набор логических и интерфейсных микросхем серии К555 позволяют создавать вычислительные устройства цифровой автоматики с качественно новыми характеристиками и высокими технико-экономическими показателями.Ждущий мультивибратор можно реализовать на основе микросхемы К555АГ3. Микросхема содержит два ждущих мультивибратора, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы с хорошей стабильностью длительности. Первый - если на входе S1 действует логический 0, а на входе R - логическая 1, то запуск схемы происходит по положительному перепаду напряжения на входе S2. Второй - если на входах S2 и R действует логическая 1, то запуск схемы происходит по отрицательному перепаду напряжения на входе S1. Третий - если на входе S1 действует логический 0, а на входе S2 - логическая 1, то запуск схемы происходит по отрицательному перепаду напряжения на входе R.Микросхема содержит два одинаковых автоколебательных мультивибратора с управляемой частотой генерации импульсов. Данный мультивибратор имеет только входы управления частотой повторения импульсов FI1 и FI2, инверсные входы разрешения работы E1 и E2, входы СН подключения внешнего резонатора (конденсатора или пьезоэлектрического резонатора), а также, наряду с прямыми Q, инверсные выходы. Напряжение U на входах FI может меняться в пределах от 0 до 5 B (с повышением U повышается и частота). Генерация разрешена, если на указанный вход подавать напряжение низкого уровня, и она будет запрещена, если на этот вход подать напряжение высокого уровня. Частота следования выходных импульсов f может рассчитываться по выражению: , где С? - величина электрической емкости навесного конденсатора, Частота генерации Uf=0...5 В меняется в пределах от 0,9 ...Для построения счетного устройства, которое будет считать тактовые импульсы в заданном коде, воспользуемся дискретными элементами. Данное счетное устройство будет состоять из трех двоично-десятичных четырехразрядных счетчиков, соединенных последовательно. Ограничимся рассмотрением только одного счетчика, так как остальные два будут идентичны первому.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМ УСТРОЙСТВА
1.1 Разработка структурной схемы устройства
1.2 Разработка функциональной схемы устройства
2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА
2.1 Выбор элементной базы
2.2 Проектирование схемы детектора фронтов
2.3 Проектирование генератора тактовых импульсов
2.4 Проектирование счетного устройства
2.5 Проектирование блока вывода в устройство обработки
2.6 Проектирование блока индикации
2.7 Проектирование блока управления
3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Алгоритм работы устройства
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Временные диаграммы работы устройства