135841 (722680), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

то есть из ряда стандартных значений выбирается равное ближайшее или меньшее значение.

С учётом гостированных номиналов резисторов рассчитаем ток делителей:

Далее делаем проверку возможности установки требуемого напряжения на резисторах R₂ и R₅:

С резисторами, выбранными по ГОСТ мы сможем обеспечить необходимые напряжения на входах компаратора.

По формуле 3 рассчитаем сопротивление эквивалентных резисторов:

,

.

Расчёт резисторов для датчиков Д₂ – Д₃ проводится аналогично описанному выше.

Проводя аналогичные вычисления для резистивных делителей датчиков Д₂ и Д₃ с тем же компаратором К597СА3 расчитаем сопротивления резисторов:R₇ – R₁₈ и R₂₁ – R₂₄.

R₇=3900 (OM), R₈=750 (OM), R₉=3300 (OM), R₁₀=2000 (OM),

R₁₁=1300 (OM), R₁₂=6200 (OM), R₁₃=3600 (OM), R₁₄=750 (OM),

R₁₅=3300 (OM), R₁₆=2700 (OM), R₁₇=1000 (OM), R₁₈=4300 (OM),

R₂₁=2000 (OM), R₂₂=2000 (OM), R₂₃=2000 (OM), R₂₄=2000 (OM),

1. Определение мощности и тока, потребляемых ФЛУ.

Рассчитаем рассеиваемую мощность резисторов на примере формирователя логического уровня для первого датчика:

1. , , ,

2. , , .

где: , , , , , - расчетные значения рассеиваемых мощностей.

– уточненное значение тока делителя после выбора резисторов по ГОСТ.

,

,

,

,

.

Номинальное значение рассеиваемой мощности P_HR должно быть не менее расчетной:

Аналогично просчитав мощности резисторов делителей датчиков Д₂ – Д₃, определим суммарное потребление мощности резистивных делителей датчиков:

Ток потребления одного корпуса микросхемы компаратора равен 3,6 мА, в нашем случае 3 корпуса. Мощность потребления микросхемы выполняющую функцию 3И–НЕ (К564ЛА9) равна 20 мВт на каждый логический элемент. Общая потребляемая мощность ФЛУ будет равен сумме всех обозначенных ниже мощностей:

Где:

– ток потребляемый микросхемой от двухполярного питания.

1. Проектирование цифрового автомата.

   1. Минимизация логической функции автомата.

Задачи в цифровой технике, как правило, формируются в виде таблиц истинности. Решение задачи сводится к нахождению аналитического выражения логической функции, которое соответствовало бы этой таблице. В данной задаче программа сортировки заданна следующей таблицей истинности:

Таблица 6.Программа сортировки.

В таблице истинности выделим строки, в которых выходная переменная Y принимает значение 1. Для каждой строки таблицы составляем конъюнктивный терм (контерм) – логическое умножение всех входных переменных. Причем записывают сомножитель в прямом виде – X_i, если рассматриваемая переменная равна “1”, в противном случае записывают в инверсном виде – _i.. Таким образом составляем столько выражений, сколько имеется строк с Y=1;

Записывая логическую сумму всех найденных контермов, получаем искомую функцию в дизъюнктивной форме.

В соответствии с таблицей истинности (таблица 6) в строках 3, 4, 6 функция Y=1. Контермы для каждой из строк имеют следующий вид:

а) строка 3 – ;

б) строка 4 – ;

в) строка 6 – .

Искомая функция записывается в виде логической суммы конъюнктивных термов:

или

Преобразуем выражение (30) по правилам алгебры логики. В соответствии с дистрибутивным законом:

1. .

Логическая схема, построенная по выражению (31), приведена на рисунке 6.

Рисунок 6.Схема функциональная логического устройства.

1. Разработка принципиальной схемы автомата.

В КМОП – серии, логических элементов И не выпускают, да и целесообразно наиболее полно использовать элементы одной микросхемы, так как увеличение числа корпусов микросхем ведёт к увеличению потребляемой мощности всей схемы и стоимости. Поэтому логическое выражение (31) преобразуем с помощью теоремы Де Моргана:

В связи с необходимостью применения элемента 3И-НЕ, в схеме сброса счётчиков, и в целях уменьшения количества корпусов микросхем и как следствие уменьшения энергопотребления, целесообразно использовать такие же элементы (3И-НЕ) в схеме ФЛУ+ЦА. Поэтому функцию (32) реализуема на 3-х элементах 3-И-НЕ и двух инверторах. Функциональная схема приведена на рисунке 7.

Рисунок 7.Схема цифрового автомата

1. Определение мощности и тока, потребляемых цифровым автоматом.

Мощность потребления микросхемы DD3 (К561ЛА9) равна 20мВт на каждый логический элемент. Учтём потребление мощности инверторов применённых в ФЛУ и выполненных на микросхеме DD2 (К561ЛА9).

2. Разработка двоично-десятичного счетчика.

1. Обоснование и выбор типа интегральной микросхемы двоично-десятичного счетчика.

В интегральном исполнении выпускаются асинхронные и синхронные импульсные счетчики. По способу кодирования внутренних состояний указанные счетчики делятся на двоичные, двоично-десятичные (декадные) и др. Кроме того, следует различать суммирующие (U_P – counter), вычитающие (Down–counter) и реверсивные (U_p – down – counter) счетчики.

Для решения поставленной задачи целесообразно использовать синхронные двоично-десятичные счетчики в интегральном исполнении. Возможен выбор реверсивного, хотя для простого счета предметов достаточным является использование суммирующего. Общим недостатком асинхронных импульсных счетчиков является последовательное срабатывание триггеров, а значит, большое время реакции на поступивший входной сигнал. Переключение триггеров в синхронных счетчиках происходит одновременно в течении времени задержки распространения. Последнее обстоятельство исключает появление помех (сигналов малой длительности и нестандартной амплитуды) особенно на выходе дешифраторов, фиксирующих достижение счетчиком определенного состояния.

Для счёта предметов в нашем случае и для согласования корпусов микросхем по входам, выделим из КМОП – серии реверсивный программируемый счётчик 561ИЕ14. На рисунке 8 приведено УГО микросхем К564ИЕ14.

Рисунок 8. УГО микросхем К564ИЕ14

D₀, D₁, D₂, D₃ – информационные входы; Q₀, Q₁, Q₂, Q₃ – выходы; L – вход записи информации, установленной на входах D₀, D₁, D₂, D₃ путем подачи высокого уровня напряжения; Р₀ – разрешение счета при низком уровне сигнала; С – тактовый (счетный) вход; U – при высоком уровне суммирующий режим, при низком уровне напряжения вычитающий режим работы; ML – высокий уровень сигнала на входе определяет счет в двоичном формате, при низком счет ведется в двоично-десятичном формате; Р₄ – выход конца счета (переполнение).

1. Проектирование счетчика предметов на заданное число.

На рисунке 9 показана схема соединения трех микросхем в быстрый синхронный 12-разрядный счетчик до максимального десятичного числа 999.

Рисунок 9. Схема соединения трех микросхем

На вход Р₀ (вывод 5) микросхемы DD1 подается низкий уровень, постоянно разрешая счет. Декада DD1 является младшей (единиц), декада DD3 - старшей (сотен). По входу 1 происходит счёт импульсов с выхода ЦА. Сигналом высокого уровня по входу 2 счетчик сбрасывается - ”обнуляется”. так как на все информационные входы D0, D1, D2, D3 поданы “нули”. Низкий уровень на входе ML определяет счёт в десятичной форме, Высокий уровень на входе U задаёт суммирующий режим.

1. Разработка дешифратора конца счета.

Программа сортировки предметов должна подать сигнал при достижении в контейнере предметов в количестве 789 шт. Разработаем дешифратора для окончания счёта. Счёт ведётся в десятичной форме, составим таблицу истинности для выходов счётчика представленного на рисунке 9:

Таблица 7.Таблица истинности дешифратора конца счёта

Функция дешифратора конца счёта имеет вид:

Реализуем эту функцию на 9-ти входовом элементе КМОП – серии 9И-НЕ. Функциональная схема конца дешифратора счета примет вид:

Характеристики

Список файлов реферата