135742 (722583), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для запуска процесса формирования выдержки необходимо нажать на клавишу «Пуск» на клавиатуре. Сигнал с этой клавиши подается на вход БУИУ, который разрешает прохождение импульсов с делителя частоты на вход СВВ. Первый же перепад 0 – 1 с выхода схемы блокировки прохождения импульсов через БУИУ включает исполнительное устройство. Начинается цикл формирования выдержки. Он продолжается до тех пор пока на вход СВВ не поступит заданное количество импульсов N. При появлении на входе СВВ фонта импульса с номером N+1 на БУИУ подается сигнал окончания выдержки, который отключает исполнительное устройство. На этом интервал выдержки заканчивается. Как видно из приведенных вкладок он может быть рассчитан по формуле:

T= tи + tзсвв – tзн

где

tи – длительность импульса на входе СВВ,

tзсв - задержка распространения в СВВ,

tзн – задержка включение нагрузка, обусловленная задержкой в БУИУ.

Если минимальный интервал выдержки составляет 1с то последними двумя значениями можно пренебречь, т.к. их величины (порядка десятков ns) не будет вносить существенной погрешности .

Помимо БУИУ сигнал окончания выдержки подается также на схему обнуления, которая приводит все устройство в исходное состояние, разрешая тем самым загрузку нового значения в СВВ.

В заключении необходимо отметить, что процесс формирования выдержки времени в любой момент можно прервать путем нажатия на кнопку «Сброс».

Разработка принципиальной схемы

Блоки предустановки значения выдержки

____________________________________________________________

1) Клавиатура

Клавиатура, используемая в данной разработке должна содержать не менее двенадцати клавиш – клавиши для ввода цифр 0…9 и две функциональные клавиши – “сброс” и “пуск”.

Как показал анализ различных конструктивных вариантов клавиатур, а также обзор промышленно выпускаемых клавиатур, наиболее приемлема конструкция фирмы “TESLA” типа GP-8213.

Конструкция представляет собой пластину из диэлектрического материала (стеклотекстолит) на которой методом химического травления выполнены контактные площадки. Пример такой площадки показан на рисунке (рис. ). Для замыкания между собой этих контактов используется резиновый диск, на который напылена тонкая пленка электропроводящего материала.

Диск приклеивается к резиновому основанию, которое исполняет роль пружины (рис. ).

При нажатии на клавишу контактный диск прижимается к металлическим контактным площадкам и замыкает их между собой. Как показали измерения, несмотря на то, что электропроводящий слой достаточно тонкий, сопротивление такого контакта составляет примерно 60 Ом, что вполне приемлемо для управления цифровыми микросхемами ТТЛ (ТТЛШ).

Схема соединения контактных площадок приведена на рис. Н. Одна из сторон каждого контакта клавиш 0…9 а также клавиши “пуск” соединяется с источником питания +5В. Входная сторона клавиши “стоп” соединяется с нулевым проводом.

Сопротивление резистора R зависит от входного сопротивления кодера клавиатуры, и будет определено далее.

Клавиатура укрепляется на передней панели устройства под окном цифрового индикатора.

2) Кодер клавиатуры

Как сказано выше, кодер клавиатуры должен обеспечивать преобразование десятичного кода в инверсный двоичный код. Среди микросхем серии 155 (555) имеются микросхемы выполняющие функцию перекодировки кода “1 из 10” в двоичный код. Однако эти микросхемы имеют один существенный недостаток – у них отсутствуют инверсные выходы. Это не позволяет использовать их в данном кодере без применения дополнительных инверторов. Поэтому было принято решение в качестве кодера использовать составленную соответствующим образом диодную матрицу.

Таблица истинности кодера приведена в табл. , а принципиальная схема кодирования одного из входов (”2”) – на рис.

Номер входа	Выходной код
	1	2	4	8
1	0	1	1	1
2	1	0	1	1
3	0	0	1	1
4	1	1	0	1
5	0	1	0	1
6	1	0	0	1
7	0	0	0	1
8	1	1	1	0
9	0	1	1	0
0	1	1	1	1

Рис.

При подаче положительного напряжения на вход “2” диоды открываются и на выходе устанавливаются инверсные логические уровни 1101, соответствующие числу два.

Резисторы R1-R4 необходимы для надежного открывания диодов, в случае если входное сопротивление регистра-защелки окажется слишком велико.

Минимальное сопротивление этих резисторов выбирается исходя из максимального допустимого тока через диоды. При этом учитывается то, что их сопротивление должно быть в 5-6 раз больше чем сопротивление ограничительного резистора в блоке клавиатуры.

Максимальное сопротивление резисторов ограничивается минимальным входным током логических элементов ТТЛШ, при котором входной сигнал воспринимается как логический ноль. Это сопротивление рекомендуется не более 3 кОм. Исходя из этого было выбрано сопротивление R1-R4 2,7 кОм, а сопротивление ограничительного резистора в клавиатуре – 470 Ом.

3) Регистр-защелка

Регистр-защелка должен обеспечивать запись входных значений по сигналу от СУ и выдачу этих значений в инверсном коде. Помимо этого он должен иметь вход обнуления. Количество разрядов регистра должно быть не менее четырех. При всем многообразии возможные технических решений наиболее экономичным является использование в качестве РЗ микросхемы К555ТМ8, которая предназначена для построения параллельных регистров данных, запускаемых перепадами тактовых импульсов. Микросхема расположена в 16-контактном корпусе и содержит набор D-триггеров, имеющих общие входы синхронного сброса R и тактового запуска С._В микросхеме ТМ8 число триггеров четыре, у каждого есть прямые и инверсные выходы Q. Цоколевка микросхемы показана на рис. . Режимы работы триггеров микросхемы соответствуют табл. . Сброс всех триггеров в состояние Qн = 0 произойдет, когда на вход асинхронного сброса R будет подано напряжение низкого уровня. Входы C и Dn при этом не действуют, их состояние безразлично.

Информацию от параллельных входов данных D1-D4 можно загрузить в триггеры микросхемы, если на вход R подать напряжение высокого уровня, а на тактовый вход С – положительный перепад импульса. При этом предварительно установленные на каждом входе D напряжения высокого или низкого уровня появятся на выходе Q.

Микросхема К555ТМ8 потребляет ток 18 мА, максимальная тактовая частота составляет 35 МГц, время задержки распространения сигнала сброса – 28 ns.

Рис.

Табл.

4) Детектор нажатий

Как было сказано выше, в качестве детектора нажатий используется логический элемент И с четырьмя входами. Поскольку в серии К555 есть только элементы И–НЕ то придется использовать дополнительный инвертор. Наиболее целесообразно в качестве ДН использовать микросхему К555ЛА1 – два логических элемента 4И–НЕ. Схема ДН, построенная на этой микросхеме приведена на рис.

Один из элементов используется по своему прямому назначению, а второй выступает в качестве детектора.

Рис.

Микросхема потребляет ток 2,2 мА. Максимальная задержка распространения в одном ЛЭ – 15 ns. Цоколевка микросхемы показана на рис.

Рис.

5) Дешифратор позиций загрузки

Согласно структурной схеме дешифратор позиций загрузки на основании входного двухразрядного двоичного кода должен устанавливать логический ноль на одном из четырех выходов. Кроме того он должен иметь два инверсных входа стробирования, подключаемых к схеме управления и к детектору нажатий. Наиболее подходящим решением в данном случае является использование в качестве ДПЗ одного из дешифраторов ИМС К555ИД4.

Микросхема К155ИД4 (рис. ) — два дешифратора, принимающих двух­разрядный код адреса А0, А1. Деши­фратор DC A имеет два входа раз­решения: прямой Е_а и инверсный Ё_а, а дешифратор DC B — только инверс­ные входы разрешения дешифра­ции Е_b.

Рис.

Если микросхема используется как демультиплексор, дешифратор DC A может принимать по входам Е_а и Е_а как прямой, так и инверсный адресные коды. Состояния для обоих дешифра­торов как при дешифрации кода А0, А1, так и при демультиплексировании по адресу А0, А1 сведены в табл.

Табл.

Микросхема К555ИД4 потребляет ток 10 мА. Время задержки распространения сигнала от адресного входа А к выходу Y со­ставляет 32 ns, время распространения от входа разрешения Е к выходу Y не превышает 30 ns для обоих вариантов исполнения.

Принципиальная схема ДПЗ построенного на К555ИД4 приведена на рис.

Рис.

На входы А0 и А1 подается двоичное число произведенных нажатий клавиш от счетчика нажатий, а на входы Е1 и Е2 – сигналы разрешения от детектора нажатий и схемы управления. Выходы 0,1,2,3 подключаются к соответствующим разрядам счетчика выдержки времени.

Блоки отсчета выдержки

_______________________________________________________

1. Счетчик выдержки времени

Счетчик выдержки времени является одним из основных узлов данного устройства. Он предназначен для подсчета количества поступающих от задающего генератора импульсов. Принципиальная схема счетчика приведена на рис. Счетчик работает в режиме вычитания – из заданного первоначально количества импульсов с приходом очередного импульса вычитается единица. Когда счетчик полностью обнулится, на его выходе "<0" (МС DD1) появляется логический ноль, который, воздействуя на БУИУ, отключит нагрузку. Загрузка значений в счетчик производится параллельным способом, путем подачи соответствующего двоичного значения на входы D0 - D4, и логического нуля на один из входов разрешения загрузки Е.

Рис.

Тактовые импульсы подаются на счетный вход +1 микросхемы DD4. Блок дешифраторов подключается к выводам 1-2-4-8 каждой из микросхем.

Для построения счетчика была использована микросхема К555ИЕ6, что позволило обойтись всего четырьмя микросхемами без каких либо дополнительных элементов. Цоколевка микросхемы показана на рис.

Рис.

Микросхема представляет собой реверсивный двоично-десятичный счетчик. Импульсные тактовые входы для счета на увеличение +1 (вывод 5) и на уменьшение -1 (вывод 4) в этой микро­схеме раздельные. Состояние счетчика меняется по положительным пере­падам тактовых импульсов от низкого уровня к высокому на каждом из этих тактовых входов.

Для упрощения построения счетчиков с числом разрядов, превышаю­щих четыре, микросхема имеет выводы окончания счета на увеличение (">9", вывод 12) и на уменьшение ("<0", вывод 13). От этих выводов берут­ся тактовые сигналы переноса и заема для последующего и от предыдущего четырехразрядного счетчика. Дополнительной логики при последователь­ном соединении этих счетчиков не требуется: выводы ">9" и "<0" предыду­щей микросхемы присоединяются к выводам "+1" и "-1" последующей. По входам разрешения параллельной загрузки РЕ и сброса R запрещается действие тактовой последовательности и даются команды загрузки четырех­разрядного кода в счетчик или его сброса.

Характеристики

Список файлов реферата