Устройство динамической цифровой индикации - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ «ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»В различных цифровых устройствах используются устройства отображения цифровой информации, построенные с использованием статической или динамической индикации. Цифровые индикаторы нашли широкое применение в промышленности в области измерительных приборов и вычислительной техники (калькуляторы, мультиметры, электронные осциллографы, вольтметры, амперметры, панельные цифровые индикаторы для различных датчиков и др.) Сущность динамической индикации заключается в поочередном циклическом подключении каждого индикатора к источнику информации через общую цепь преобразования кода. Многоразрядные индикаторы часто устроены по матричному принципу, т.е. аноды сегмента «A» всех разрядов соединены и образуют один вывод; в каждом из разрядов катоды также соединены и образуют один вывод. Чтобы выводить информацию на такой индикатор, управляющая микросхема должна циклически подавать ток на катоды всех разрядов, в то время как на аноды ток подается в зависимости от того, зажжен ли данный сегмент в данном разряде.Способ статической индикации заключается в постоянной подсветке индикатора от одного источника информации. Сущность динамической индикации заключается в поочередном циклическом подключении каждого индикатора к источнику информации через общую цепь преобразования кода. Четырехканальный мультиплексор Y1 передает четырехразрядный двоичный код 8421 от одного из n источников информации на входы преобразователя кода Y3, преобразующего этот код в семипозиционный для управления работой семисегментных светодиодных индикаторов Y6, Y7,…,Yn 5. Блок управления, состоящий из счетчика Y2 и дешифратора Y4, обеспечивает подготовку одного из n индикаторов к высвечиванию информации от соответствующего источника. Тем самым обеспечивается поочередное подключение каждого индикатора к соответствующему источнику информации через мультиплексор Y1 и преобразователь кода Y3.Выпускаются семисегментные индикаторы (ССИ) с общими анодами или общими катодами (рисунок 3). Для зажигания сегмента в схеме с общими анодами, подключенного к источнику питания UИ.П, нужно снизить напряжение на его катоде (зажигание сигналом логического нуля). Для зажигания сегмента в схеме с общими катодами, подключенного к общей точке схемы, необходимо повысить напряжение на его аноде (зажигание сигналом логической единицы). Для управления сегментами удобны элементы с открытым коллектором (ОК), поскольку при их использовании имеется внешняя цепочка с резистором, сопротивление которого можно задать с учетом характеристик применяемых светодиодов. В схеме на рисунке 4, а) показано управление одним из сегментов ССИ с помощью инвертора с ОК.Для создания блока управления, состоящего из счетчика и дешифратора, применим синхронный суммирующий счетчик с параллельным сквозным переносом на базе JK-триггеров. Коэффициент пересчета счетчика определяется числом цифровых индикаторов n=5, таким образом Кпер=5, что означает наличие пяти состояний счетчика. Для определения условий состояний на выходах JK-триггеров рассмотрим таблицу переходов JK-триггера. Исходя из данных, представленных в таблице 1 можно составить таблицу переходов счетчика с необходимым коэффициентом пересчета (Кпер=5). В таблице 2 показаны все возможные переходы состояний счетчика в зависимости от количества поступивших ранее входных импульсов и требуемые для этих переходов уровни сигналов на входах J и K триггеров соответствующих разрядов.Для преобразования двоичных чисел в небольшие по значению десятичные числа используются дешифраторы. Входы дешифратора предназначаются для подачи двоичных чисел, выходы последовательно нумеруются десятичными числами. Разработаем дешифратор на требуемое количество выходов выбрав базис исходя из типа индикаторов в устройстве динамической цифровой индикации (ОК). Согласно варианту требуется пять выходов, причем выходы должны быть прямые, что определяется типом заданных индикаторов. Рассмотрим таблицу истинности такого дешифратора: Таблица 3 - Таблица истинности дешифратора, преобразующего трехразрядный двоичный код в пятиразрядный позиционныйБлок управления, состоящий из счетчика Y2 и дешифратора Y4, обеспечивает подготовку одного из пяти индикаторов к высвечиванию информации от соответствующего источника. Коэффициент пересчета счетчика Кпер=5 и определяется числом индицируемых знаков.Выбор схемотехники и серий микросхем для синтеза устройства динамической цифровой индикации произведем в соответствии в заданным вариантом, при этом не забывая о том, что актуальность любого цифрового устройства в первую очередь определена использованной при его создании элементной базой.Устройство динамической цифровой индикации имеет 5 семисегментных индикаторов, что требует применения недвоичного счетчика с коэффициентом пересчета Кпер=5. Однако на практике недвоичные счетчики рациональнее получить на базе двоичного счетчика, применив цепь обратной связи для исключения «лишних» состояний.

Содержание

Введение

1. Описание принципа работы заданной функциональной электрической схемы устройства

2. Теоретической обоснование и логическое проектирование узлов устройства

2.1 Описание современных типов цифровых индикаторов

2.2 Разработка схемы суммирующего недвоичного счетчика

2.3 Разработка логической схемы дешифратора

2.4 Разработка логической схемы блока управления

3. Анализ и выбор элементной базы

3.1 Построение недвоичного счетчика

3.2 Выбор дешифратора

3.3 Выбор мультиплексора

3.4 Выбор преобразователя кода

3.5 Выбор индикаторов

3.5 Выбор буферных элементов

4. Разработка и описание принципиальной электрической схемы устройства

5. Расчет быстродействия и потребляемой мощности

Заключение

Литература