Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Создание принципиальных схем

Создание принципиальных схем. Обозначение элементов на принципиальных схемах

Автор: Electron18&nbsp &nbsp
www.softelectro.ru &nbsp &nbsp
2009 &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp
electron18@softelectro.ru

Вступление.

Чтение и составление принципиальных схем является неотъемлемой частью промышленного инженера. Стандарты на составление принципиальных схем и графическое отображение элементов активно использовались в СССР и других странах. Основой здесь была единая система конструкторской документации ЕСКД. В данной статье я хочу представить основные принципы и искусство составление принципиальных схем. При этом обращаю ваше внимания, что это не будет описание стандартов, я хотел бы представить сложившуюся практику, которая используется в обозначениях элементов и составления качественных принципиальных схем.

§1. Искусство составления принципиальной схемы.

Хороших схем мало. Создавать хорошую схему долго и нудно, потому что всегда надо помнить- что ты создаешь схему для человека, а не просто описываешь устройство по определенному стандарту. Большинство схем, которые созданы по ЕСКД, конструкторами и инженерами предприятий просто уродливы. Поэтому я называю составление принципиальной схемы искусством. Искусно созданная схема существенно облегчает работу с устройством. Поэтому советую перерисовывать схемы для устройств, которые вы обслуживаете постоянно.


    Основные принципы составления принципиальных схем:
  • схема нужна человеку, а не устройству;
  • необходим баланс между подробностью и читабельностью;
  • необходимо графически выделять суть устройства и важность определённых участков;
  • взгляд, брошенный на схему должен показать четкий путь его основной функций

§2. Дефакто-виды промышленных принципиальных схем.


    Сейчас используется два вида представления принципиальных схем:
  • большая схема всего устройства(на огромном листе), с перечнями и другой атрибутикой ЕСКД.
  • альбом схем формата А4 c большим количеством листов (бывает 100 и более листов)

Первый вид характерен для советского периода и предприятий, которые работают по старинке. Такая схема не удобна во всех отношениях. Главное найти большую плоскость, на которую её можно будет разложить. Через некоторое время она придет в полную негодность, а снять копию с неё довольно трудно. Представить понятно устройство на такой схеме не возможно. Удивляет упорство некоторых крупных предприятий, которые продолжают выпускать такие схемы. Второй вид более современный и активно применим, особенно в импортном оборудовании. Неудобство этих схем в том, что замучаешься листать такую схему. Причем большинство просто рисуют отдельно каждый элемент схемы на отдельном листе, а связь элементов показывают ссылками на листы и сигналы. Более продвинутые производители изображают на отдельных листах хотя бы цепь безопасности промышленного оборудования.

Потому если вы получили новый станок, то советую сразу прорисовать схему блокировки станка со всеми элементами, это существенно снизит время вывода оборудования из ступора. Схем, в которых соблюден баланс мелкого и крупного (важного и не важного) очень мало, производитель не утруждает себя в этом.

§3 Правила составления принципиальных схем.


    Основные правила составления принципиальных схем:
  • Разбейте устройство на функциональные части:
    • питание
    • цепь блокировок
    • конечные входные устройства и прохождение сигнала до решающего устройства
    • конечные выходные устройства и сигналы к ним от решающего устройства
    • решающее устройство
    • обмен данными с другим оборудованием
  • Хорошо если удастся изобразить эти части на отдельных листах
  • Движение сигналов схемы всегда! должно быть слева- направо. То есть входные конечные устройства должны быть в левой части схемы , а выходные конечные устройства в правой части схемы. (Это касается и каждого отдельного элемента)
  • Ток питания в принципиальных схемах должен течь сверху — вниз! То есть верх схемы соответствует большему потенциалу напряжения. (Это касается и каждого отдельного элемента)
  • Не перегружайте схему соединительными проводами, главная цель показать путь входных информационных сигналов в их движения к решающему устройству (или от решающего устройства к исполнительным конечным устройствам). Не основные сигналы для данной части желательно обозначать ссылками.
  • Можно не отображать часть элементов схемы для улучшения читаемости, вынося менее значимые элементы на отдельные листы.

Рис1.Принципиальная схема АОН (Входная/выходная часть)

Вот, к примеру, часть схемы АОН, здесь показаны входные и выходные сигналы и пути их прохождения. Микропроцессорная часть устройства здесь специально не показана, она вынесена на отдельный лист. А сигналы от микропроцессорной части показаны от шины. Общая шина этой схемы и микропроцессорной части считаются соединенными, хотя это несколько противоречит ЕСКД, но зато сразу все понятно, что куда и как.

§4. Графическое изображение соединений.

В принципиальных схемах разных отраслей имеются отличия в изображении отдельных элементов. Существуют свои традиции в изображение элементов принципиальных схем.


    Можно выделит такие традиционные схемы :
  • схемы аналоговых и цифровых устройств
  • схемы промышленного оборудования
  • схемы электроснабжения и освещения

Дальнейшее описание основано на схемах для аналоговых и цифровых устройств. Схемы электроснабжения и промышленного оборудования мы рассмотрим отдельно.

4.1 Соединительные линии.

Каждый провод шины должен быть иметь собственное наименование. Все провода в шине с одинаковыми наименованиями считаются одним проводом.

4.2 Соединение с общими проводами.

Все сигналы с одинаковым изображением и надписью считаются соединёнными. Используйте эти знаки для облегчения графического изображения. При этом для проводов питания соблюдайте правило: «ток должен течь сверху- вниз»

4.3 Специальные обозначения соединений.

Специальные обозначения используются для уточнения свойства соединений.

§5. Обозначение элементов на принципиальных схемах.

Читайте так же:
Счетчик вст 25 горячая

Каждый элемент принципиальной схемы обозначается буквенно-цифровым кодом. Существует множество вариантов обозначения, здесь я приведу наиболее распространённый, который соответствует ГОСТ 2.710-81 (СТ СЭВ 6300-88)


    Правила обозначения элементов на схеме:
  • Обозначение элемента наносится выше его изображения, хотя допустимо нанести обозначение справа от элемента, или вообще где есть свободное место;
  • Номинал элемента наносится ниже изображения элемента, или допустимо под наименованием элемента.
  • Одинаковые элементы подписываются одинаковым буквенным кодом, но каждый элемент имеет свой индивидуальный порядковый номер
  • Нумерация одинаковых элементов в схеме идёт в порядке сверху- вниз и слева- направо.

Обычно полный номинал элемента указывается в перечне, прилагаемом к принципиальной схеме, но ГОСТ 2.702-75 допускает упрощенное нанесение номинала элемента на принципиальную схему:


    для резисторов:
  • от 0 до 999 Ом — без указания единиц измерения,
  • от 1*10^3 до 999*10^3 Ом — в килоомах с обозначением строчной буквой к,
  • от 1*10^6 до 999*10^6 Ом — в мегаомах с обозначением прописной буквой М,
  • свыше 1*10^9 Ом — в гигаомах с обозначением прописной буквой Г;


    для конденсаторов:
  • от 0 до 9999*10^-12 Ф — в пикофарадах без указания единицы измерения,
  • от 1*10^-8 до 9999*10^-6 Ф — в микрофарадах с обозначением строчными буквами мк.


    Но сложившаяся практика обозначения номиналов конденсаторов такая:
  • номинал без запятой — пикофарады (100 — сто пикофарад)
  • номинал с запятой — микрофарады (0,1 — 0,1 микрофарада)

В некоторых схемах это используют и для резисторов ( но это не правильно)

Для обозначение типа элемента используется кодировка латинскими прописными буквами

Первая буква элемента обязательная и определяет типа элемента, вторая буква разбивает тип элементов на некоторое подмножество.


    A -устройство (общее обозначение)


    B- преобразователи неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) или наоборот аналоговые или многоразрядные преобразователи или датчики для указания или измерения
  • BA- Громкоговоритель
  • BB- Магнитострикционный элемент
  • BC- Сельсин-датчик
  • BD- Детектор ионизирующих излучений
  • BE- Сельсин-приемник
  • BF- Телефон (капсюль)
  • BK- Тепловой датчик
  • BL- Фотоэлемент
  • BM- Микрофон
  • BP- Датчик давления
  • BQ- Пьезоэлемент
  • BR- Датчик частоты вращения (тахогенератор)
  • BS- Звукосниматель
  • BV- Датчик скорости


    C- Конденсаторы


    D- Схемы интегральные, микросборки
  • DA- Схема интегральная аналоговая
  • DD- Схема интегральная, цифровая, логический элемент
  • DS- Устройства хранения информации
  • DT- Устройство задержки


    E- Элементы разные
  • EK- Нагревательный элемент
  • EL- Лампа осветительная
  • ET- Пиропатрон


    F- Разрядники, предохранители, устройства защитные
  • FA- Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия
  • FP- Дискретный элемент защиты по току инерционного действия
  • FU- Предохранитель плавкий
  • FV- Дискретный элемент защиты по напряжению, разрядник


    G- Генераторы, источники питания
  • GB- Батарея


    H- Устройства индикационные и сигнальные
  • HA- Прибор звуковой сигнализации
  • HG- Индикатор символьный
  • HL- Прибор световой сигнализации


    K- Реле, контакторы, пускатели
  • KA- Реле токовое
  • KH- Реле указательное
  • KK- Реле электротепловое
  • KM- Контактор, магнитный пускатель
  • KT- Реле времени
  • KV- Реле напряжения


    L-Катушки индуктивности, дроссели
  • LL- Дроссель люминесцентного освещения


    M- Двигатели


    P- Приборы, измерительное оборудование. Примечание. Сочетание РЕ применять не допускается
  • PA- Амперметр
  • PC- Счетчик импульсов
  • PF- Частотомер
  • PI- Счетчик активной энергии
  • PK- Счетчик реактивной энергии
  • PR- Омметр
  • PS- Регистрирующий прибор
  • PT- Часы, измеритель времени действия
  • PV- Вольтметр
  • PW- Ваттметр


    Q- УВыключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение, питание оборудования и т.д.)
  • QF- Выключатель автоматический
  • QK- Короткозамыкатель
  • QS- Разъединитель


    R- Резисторы
  • RK- Терморезистор
  • RP- Потенциометр
  • RS- Шунт измерительный
  • RU- Варистор


    S- Устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерительных. Примечание. Обозначение SF применяют для аппаратов, не имеющих контактов силовых цепей
  • SA- Выключатель или переключатель
  • SB- Выключатель кнопочный
  • SF- Выключатель автоматический
  • SL- Выключатели, срабатывающие от уровня
  • SP- Выключатели, срабатывающие от давления
  • SQ- Выключатели, срабатывающие от положения (путевой)
  • SR- Выключатели, срабатывающие от частоты вращения
  • SK- Выключатели, срабатывающие от температуры


    T- Трансформаторы, автотрансформаторы
  • TA- Трансформатор тока
  • TS- Электромагнитный стабилизатор
  • TV- Трансформатор напряжения


    U- Устройства связи. Преобразователи электрических величин в электрические
  • UB- Модулятор
  • UR- Демодулятор
  • UI- Дискриминатор
  • UZ- Преобразователь частотный, инвертор, генератор частоты, выпрямитель


    V- Приборы электровакуумные и полупроводниковые
  • VD- Диод, стабилитрон
  • VL- Прибор электровакуумный
  • VT- Транзистор
  • VS- Тиристор


    W- Линии и элементы СВЧ. Антенны
  • WE- Ответвитель
  • WK- Короткозамыкатель
  • WS- Вентиль
  • WT- Трансформатор, неоднородность, фазовращатель
  • WU- Аттенюатор
  • WA- Антенна


    X- Соединения контактные
  • XA- Токосъемник, контакт скользящий
  • XS- Гнездо
  • XT- Соединение разборное
  • XW- Соединитель высокочастотный


    Y- Устройства механические с электромагнитным приводом
  • YA- Электромагнит
  • YB- Тормоз с электромагнитным приводом
  • YC- Муфта с электромагнитным приводом
  • YH- Электромагнитный патрон или плита


    Z- Устройства оконечные фильтры. Ограничители
  • ZL- Ограничитель
  • ZQ- Фильтр кварцевый

Назад &nbsp Главная &nbsp

Разработка счетчика, состоящего из двух частей

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра Автоматизированные системы управления

по дисциплине Организация ЭВМ и систем

Разработка счетчика, состоящего из двух частей

1. Описание работы устройства

2. Составные элементы устройства

3. Функциональная схема разработанного устройства

4. Электрическая схема устройства, выполненная на микросхемах

Список использованных источников

В работе необходимо разработать счетчик до 30, состоящий из двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Реализация устройства производилась с помощью среды разработки Electronics Workbench версии 5.12.

В пункте 1 работы представлено описание работы устройства.

Читайте так же:
Поверка счетчика это метрология

В пункте 2 работы представлены составные элементы устройства.

В пункте 3 приводится функциональная схема разработанного устройства.

В пункте 4 представлена электрическая схема устройства, выполненная на микросхемах.

1. Описание работы устройства

Счетчиком называют устройство, предназначенное для подсчёта числа импульсов поданных на вход. Они, как и сдвигающие регистры, состоят из цепочки триггеров. Разрядность счетчика, а следовательно, и число триггеров определяется максимальным числом, до которого он считает. Количество импульсов, которое может подсчитать счетчик определяется из выражения N = 2n — 1, где n — число триггеров, а минус один, потому что в цифровой технике за начало отсчета принимается 0.

Рисунок 1 — Микросхема К155ИЕ5 (счетчик до 16)

Микросхема К155ИЕ5 рисунок 1 содержит счетный триггер (вход С1) и делитель на восемь (вход С2) образованный тремя соединенными последовательно триггерами. Триггеры срабатывают по срезу входного импульса (по переходу из 1 в 0). Если соединить последовательно все четыре триггера как на рисунке 1, т получится счетчик по модулю 24=16. Максимальное хранимое число при полном заполнении его единицами равно N=24-1=15=111 в двоичной системе. Такой счетчик работает с коэффициентом счета К (модулем), кратным целой степени 2, и в нем совершается циклический перебор К=2n устойчивых состояний. Счетчик имеет выходы принудительной установки в 0.

Часто нужны счетчики с числом устойчивых состояний, отличным от 2n Например, о электронных часах есть микросхемы с коэффициентом счета 6 (десятки минут). 10 (единицы минут). 7 (дни недели). 24 (часы).

Для построения счётчика с модулем К≠2n можно использовать устройство из n триггеров для которого выполняется условие 2n >К. Очевидно, такой счётчик может иметь лишние устойчивые состояния (2n-К). Исключить эти ненужные состояния можно использованием обратных связей, по цепям которых счетчик переключается в нулевое состояние в том такте работы когда он досчитывает до числа К.

Похожие рефераты:
  • Устройство для сбора и хранения информации

Проектируемое устройство для сбора и хранения информации как информационно-измерительная система исследований объекта. Выбор элементной базы и принципиальной схемы аналого-цифрового преобразователя. Расчет автогенератора и делителя частоты, блока питания.

Система управления технологическими процессами и оборудованием. Многоэмиттерный и полевой транзисторы. Логические элементы. Триггеры, дешифраторы, мультиплексор, регистр, счетчики, делитель частоты и запоминающие устройства. Функциональные узлы.

Разработка структурной и принципиальной схемы устройства и его отдельных блоков и обоснования принятых решений. Алгоритм и временная диаграмма работы генератора и его отдельных блоков. Расчет основных параметров и характеристик и моделирование генератора.

Понятие и назначение счетчика, его параметры. Принцип построения суммирующего и вычитающего счетчика. Универсальность реверсивного счетчика. Счетчики и делители с коэффициентом пересчета, отличным от 2n. Счетчики со сквозным переносом (разные триггеры).

Выполнение арифметических и логических преобразований над операндами в арифметико-логическом устройстве, их классификация по принципу работы. Структурная схема, алгоритм вычисления, синтез сумматоров, регистров, счетчика и тактовые параметры устройства.

Анализ и синтез асинхронного счетчика с КСЧ=11 в коде 6-3-2-1 и с типом триггеров JJJJ, его назначение, разновидности и технические характеристики. Пример работы суммирующего счетчика. Синтез JK–триггера (устройства для записи и хранения информации).

Выбор рационального способа кодирования сообщений. Определение расчетной частоты мультивибратора полукомплекта, возможной удаленности пункта приема сообщений. Структурная схема проектируемого устройства. Работа приемного полукомплекта телеуправления.

Принцип работы делителя частоты импульсов на 5 (JK-триггер). Синхронный недвоичный счетчик (на JK-триггерах). Сдвигающий регистр (на D-триггерах). Скремблеры с начальной установкой и самосинхронизирующиеся. Генератор псевдослучайной последовательности.

Принципиальная и функциональная схемы и программа функционирования микропроцессорной системы, выполненной на базе однокристального микроконтроллера серии МК51, осуществляющего подсчет и индикацию количества деталей разного размера на конвейере.

Разработка устройства, преобразующего аналоговый сигнал в эквивалентный ему цифровой код. Схема устройства, исследование модели модулей. Интерфейс модулей, архитектура счетчика. Исследование структурной модели устройства с использованием моделей узлов.

Разработка цифрового блока управления с датчиком формирователя импульсов, счетчиком импульсов с предустановкой, командным триггером и импульсным усилителем мощности. Формирование сигнала сброса, схема принципиальная фотоэлектрического импульсного датчика.

Этапы проектирования синхронной пересчетной схемы, реализующей последовательность двоичных эквивалентов заданных чисел. Определение функций внешних переходов Т-триггера. Представление работы триггера в виде таблицы его внутренних состояний и переходов.

Проектирование системы аналого-цифрового преобразования быстроизменяющегося аналогового сигнала в параллельный восьмиразрядный код, разработка ее структурной и принципиальной схемы. Основные элементы системы и порядок их взаимодействия, принцип работы.

Разработка функциональной схемы. Назначение основных элементов коммутатора и принцип их работы. Последовательно-параллельный и параллельно-последовательный преобразователи, стробирующие регистры и дешифратор. Речевое и адресное запоминающие устройства.

Логическое моделирование TV-триггера с динамическим управлением и суммирующего счетчика в Orcad. Схемотехническое и топологическое проектирование базисных вентилей в Microwind. Определение межсоединений и паразитных емкостей, потребляемой мощности.

Типы цифровых частотных дискриминаторов. Формирование дискриминационной характеристики. Цифровые фильтры. Дискретное интегрирование по методу прямоугольников. Цифровой управляемый генератор. Цифровые генераторы опорного сигнала. Реверсивный счетчик.

Расчет схемы цифрового автомата, функционирующего в соответствии с заданным алгоритмом. Кодирование состояний. Составление таблицы функционирования комбинационного узла автомата. Запись логических выражений. Описание выбранного дешифратора и триггера.

Разработка функциональной и принципиальной схем управляющего устройства в виде цифрового автомата. Синтез синхронного счётчика. Минимизация функций входов для триггеров с помощью карт Карно. Синтез дешифратора и тактового генератора, функции выхода.

Cущность методики схемотехнического проектирования триггеров, этапы абстрактного и структурного синтеза. Характеристическая таблица функций возбуждения RS-триггера, проектирование печатной платы. Система P-CAD и условно-графическое обозначение элементов.

Читайте так же:
Поверка счетчиков фирмы с лицензиями

Схема строения цифровых автоматов, применяемых в цифровой технике. Отличия синхронных и асинхронных последовательностных устройств. Логические уравнения для определения работы автомата Мура. Синхронные триггеры и синтез последовательностного устройства.

Разработка электрической принципиальной схемы устройства

реверсивный счетчик триггер микросхема

В соответствии с разработанной структурной схемой и выбранной элементной базой разрабатывается электрическая принципиальная схема устройства.

ГТИ построен на трех элементах 2И-НЕ по схеме автоколебательного мультивибратора, он также содержит резистор и конденсатор. Резистор R1 служит для обеспечения заряда и разряда конденсатора C1, которые обеспечивают переключение логических элементов. Схема ГТИ в соответствии с рисунком 13.

Устройство запуска построено на двух элементах 2И, двух элементах 2ИЛИ и одном элементе НЕ. Устройство запуска состоит из двух блоков — узел разрешения подачи кода запуска и узел запрещения подачи импульса. Для построения устройства запуска необходимо выполнить логический расчет.

Блок разрешения подачи кода запуска должен обеспечивать работу счетчика в прямом направлении при подаче двоичного кода 10 и в обратном направлении при подаче двоичного кода 11. На основании этого составляется таблица истинности. Состояние входов и выходов блока разрешения подачи кода запуска приведено в таблице 11.

По таблице 11 записываются СДНФ выходных сигналов в соответствии с формулами:

Данные функции реализуют на логических элементах в соответствии с рисунком 14.

Так как узел разрешения подачи кода запуска имеет два выхода, то и блок запрещения подачи импульса тоже будет иметь два выхода, следовательно, функцию реализуют на логических элементах для двух выводов узла.

Узел запрещения подачи импульса должен запрещать подачу импульса при единичном сигнале с выхода блока разрешения подачи кода запуска и разрешать при нулевом сигнале. На основании и этого составляется таблица истинности. Состояние входов и выходов узла запрещения подачи импульса приведено в таблице 12.

По таблице 12 записывается СКНФ выходного сигнала в соответствии с формулой:

На основании полученных функций (1) (2) (3) строится схема узла запуска в соответствие с рисунком 14

Счетный узел построен на двух микросхемах КР1533ИЕ7. Так как один счетчик считает до шестнадцати, а в соответствии с заданием требуется построить реверсивный счетчик с коэффициентом счета 21, поэтому используется два четырехразрядных счетчика.

Похожые стьтьи по экономике

Проектирование схемы комбинированного устройства
Методические указания к выполнению курсовой работы разработаны в соответствии с Государственным общеобразовательным стандартом среднего профессионального образования Республики Казахстан .

Проект волоконно-оптической линии передачи на участке Волгоград-Ставрополь
Волгоград — административный центр Волгоградского края, находящегося на юго-западе страны, входит в состав Южного федерального округа. Население составляет 1021244 человека. Город имеет .

Методы исследования космического радиоизлучения
космическое радиоизлучение радиоволна радиотелескоп История радиоастрономии начинается в 1931 году, когда Карлом Янковским во время его исследований грозовых помех было получено ‘шип .

Разработка модели триггерного устройства на базе микросхем типа К564 с последующим использованием выходов

Микросхема К564ИЕ9— четырехразрядный счетчик-делитель на восемь Джонсона.

Назначение выводов ИС К564ИЕ9

Условно-графическое обозначение ИС К564ИЕ9:

Основой счетчика Джонсона является кольцевой сдвигающий регистр, у которого имеется одна перекрестная связь, обеспечивающая инверсную перезапись информации в один из разрядов регистра при прямой перезаписи информации во всех остальных разрядах. Важными свойствами счетчиков Джонсона являются их высокое быстродействие и простота дешифрации состояний. Быстродействие определяется временем установки одного разряда, а дешифрация состояний осуществляется с помощью двухвходовых ЛЭ И.

В качестве одного разряда счетчика используется тактируемый M — S -триггер типа D с непосредственным входом установки L . Триггер состоит из двух триггеров: основного М и вспомогательного S . Запись информации в триггер осуществляется последовательно, сначала в основной (при отсутствии тактового импульса), затем во вспомогательный (по тактовому импульсу). Счетчик осуществляет счет от положительного фронта тактового сигнала С при напряжении низкого уровня на входе разрешения Е. При высоком уровне напряжения на входе Е происходит блокировка счета. Счетчик осуществляет счет также от отрицательного фронта сигнала Е при высоком уровне напряжения по входу С.

Функциональная схема ИС:

В процессе работы счетчика на выходе переноса CR формируется последовательность импульсов со скважностью Q =2 и частотой, равной / вк /8. Обнуление счетчика происходит при подаче уровня Н на вход установки нуля R , при этом выходы 0 и CR принимают состояние высокого уровня, а все остальные выходы —состояние низкого уровня. При работе микросхемы сначала происходит последовательная запись уровня Н во все разряды, начиная с первого, затем первый разряд переходит в состояние L и происходит обратный процесс последовательное заполнение всех разрядов счетчика уровнем L . Дешифрация состояния счетчика производится с помощью восьми двухвходовых схем И — НЕ, при этом напряжение Н имеется всегда лишь на одном из выходов 0—7. В ИС К564ИЕ9 используется восьмеричный код Джонсона, который отличается от двоичного и двоично-десятичного кода тем, что, когда счетчик переходит к следующему логическому состоянию, меняется только одна логическая переменная.

Таблица истинности ИС К564ИЕ9:

Для счетчика создаётся, как и для всех элементов, УГО, посадочное место и библиотечный элемент. Посадочное место будет несколько иным из-за количества ножек = 16.

Рис. 14 Штыревое посадочное место для счетчика ИС К564ИЕ9

При моделировании данного счетчика в качестве входных сигналов С, Е, R используются значения C , Q 2, HR 2.

Временные диаграммы работы счетчика будут иметь вид:

Читайте так же:
Счетчик калорий измеритель пульса

Рис 15. Временные диаграммы работы счетчика.

Разработка принципиальной электрической схемы

Графический редактор P — CAD Schematic предназначен для разработки электрических принципиальных схем с использованием условных графических обозначений элементов. При этом УГО ЭРЭ могут извлекаться из соответствующей библиотеки или создаваться средствами самой программы.

Если не разрабатывается узел печатной платы, то при вычерчивании схем берутся УГО элементов, не связанные с их конструктивной базой. Такая схема может использоваться как иллюстративный материал. При возникновении необходимости разработки ПП ее надо дополнить соответствующей конструкторско-технологической информацией.

При выполнении проекта с разработкой узла ПП схема должна формироваться из библиотечных элементов, которые включают полную информацию о конструктивных особенностях ЭРЭ и их посадочных местах на ПП.

Рис 16. Принципиальная электрическая схема.

Комплекс временных диаграмм работы триггерного устройства и счетчика К564ИЕ9:

Рис 15 . Временные диаграммы работы триггерного устройства и счетчика К564ИЕ9.

Проектирование печатной платы

Графический редактор PCAD РСВ предназначен для выполнения работ, связанных с технологией разработки и конструирования узлов печатных плат. Он позволяет упаковывать схемы на плату, задавать размеры ПП, ширину проводников и величину индивидуальных зазоров для разных проводников, задавать размеры контактных площадок и диаметры переходных отверстий, экранные слои. Редактор позволяет выполнять маркировку ЭРЭ, их размещения, неавтоматическую трассировку проводников и формировать управляющие файлы для технологического оборудования. Система PCAD 2002 включает две программы автоматической трассировки печатных проводников, которые вызываются из редактора PCAD PCB . Это трассировщики QuickRoute и ShapeBased Router .

Программа QuickRoute реализует сеточную технологию ( Grid Based ) и пригодна для быстрой разработки не очень сложных ПП, включающих не более 4х слоев металлизации. По сравнению с другими эта программа менее эффективна и работает только в дюймовой системе.

Трассировщик ShapeBased Router основан на бессеточной технологии ( ShapeBased ) и реализует принципы оптимизации нейронных сетей. Программа предназначена для трассировки многослойных ПП (до 30 слоев) с высокой плотностью размещения ЭРЭ и реализует такие алгоритмы, которые стремятся получить 100% трассировки соединений. Работает программа в автоматическом, интерактивном и ручном режимах.

Пример трассировки при помощи трассировщика QuickRoute :

Рис 18. Пример трассировки при помощи трассировщика QuickRoute .

Преснухин Л.Н., Воробьёв Н.И., Шишкевич А.А. Расчёт элементов цифровых устройств. М., Высшая школа, 1991.

Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. М., Высшая школа, 1987.

Иванов С.Р., Черников А. С. Синтез статических триггеров. МУ к КР по курсу “Схемотехника ЭВМ и систем». М., 1987.

Табарин Б.В., Якубовский С.В., Справочник по интегральным микросхемам. М., «Энергия», 1980

Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Проектирование ДУ на интегральных микросхемах. М., «Радио и связь», 1990

Разработка принципиальной схемы

Дата добавления: 2014-11-27 ; просмотров: 927 ; Нарушение авторских прав

При разработке принципиальной схемы чрезвычайно важен выбор серии микросхем, на которой будет реализована эта схема. Для часов самым важным параметром является ток, потребляемый ими, так как в большинстве случаев или все часы, или часть схемы часов питается от элементов питания. Поэтому при разработке схемы будем выбирать микросхемы, реализованные по КМОП технологии.

Разработку схемы часов начнём с кварцевого генератора. Как уже обсуждалось при разработке структурной схемы, в составе генератора будет применён часовой кварцевый резонатор. Для уменьшения стоимости всего устройства в целом применим простейшую схему генератора — ёмкостную трёхточку, а так как генератор предназначен для синхронизации цифрового устройства, то генератор выполним на логическом инверторе. Принципиальная схема такого кварцевого генератора приведена на рисунке 12.1.5.


Рисунок 12.1.5 Схема кварцевого генератора, выполненная на логическом инверторе

Напомню, что резистор R1 предназначен для автоматического запуска генератора при включении питания. Этот же элемент определяет коэффициент усиления инвертора, и чем больше будет этот коэффициент усиления, тем более прямоугольные колебания будут формироваться на его выходе, а это, в свою очередь, приведёт к снижению тока, потребляемого кварцевым генератором. Выберем номинал резистора R1 равным 10Мом.

Резистор R2 предназначен для предотвращения самовозбуждения генератора на частоте, определяемой ёмкостью кварцедержателя. Выберем номинал этого резистора 510 кОм.

Номинал ёмкости конденсаторов C1 и C2 определяется величиной паразитных ёмкостей схемы. Выберем конденсаторы с ёмкостью 20пФ. Равное значение ёмкостей этих конденсаторов позволяет обеспечить максимальный коэффициент передачи колебательной системы, построенной на кварцевом резонаторе Z1 и конденсаторах C1 и C2.

Второй инвертор в схеме генератора предназначен для уменьшения длительности фронтов формируемого прямоугольного колебания. Это необходимо для уменьшения влияния последующей схемы на стабильность колебаний задающего генератора, а также для более надёжной работы цифровых счётчиков делителя частоты.

В качестве микросхемы, содержащей инверторы, выберем микросхему SN74LVC2G04DRL. В этой микросхеме, построенной по КМОП технологии, содержится два инвертора. О том, что в микросхеме содержится два элемента, говорит обозначение 2G. То что это инверторы — обозначается цифрой 04, а то, что в микросхеме использован корпус с шагом выводов 0,5 мм — буквы DRL. Размеры корпуса этой микросхемы не превышают 1.6*1.6мм (у корпуса всего шесть выводов). Микросхема способна работать в диапазоне напряжений от 1,5 до 5,5 В.

Следующей реализуем схему делителя частоты до значения 1 Гц. Напомню, что период колебаний с частотой 1 Гц равен 1 секунде. Как это мы уже определили при разработке структурной схемы, его коэффициент деления должен быть равен 32768. То есть для реализации делителя потребуется 15 счётных триггеров. Конечно, можно взять микросхему К176ИЕ12, специально разработанную для этой цели, но мы не ищем простых путей, поэтому используем универсальную микросхему SN74HC393PW. В ней есть два независимых четырёхразрядных двоичных счётчика. Это означает, что для реализации нашего делителя будет достаточно всего двух микросхем.

Читайте так же:
Когда перепрограммируют многотарифные счетчики

Размеры корпуса выбранной микросхемы не превышают 5´6.4мм. У корпуса этой микросхемы имеется 14 выводов. Если к габаритам часов нет особых требований, то можно использовать отечественную микросхему К1564ИЕ19. Ее корпус больше корпуса выбранной микросхемы более чем в два раза. Однако при этом даже номера выводов микросхем будут совпадать. Полученная принципиальная схема генератора секундных импульсов приведена на рисунке 12.1.6.


Рисунок 12.1.6. Схема делителя на 32768 генератора секундных импульсов

Теперь вспомним, что в генераторе временных интервалов необходим еще один делитель частоты. Период импульсов на его выходе будет равен 1 минуте. Делитель на шестьдесят можно реализовать на точно такой же микросхеме что мы использовали и ранее для построения делителя на 32768.

Делитель на шестьдесят не кратен степени числа два, поэтому для его реализации потребуется обратная связь. Для упрощения схемы обратим внимание, что число 60 разбивается на числа 10 и 6. И то, и другое число содержат только две единицы. Выводы 4-х разрядных счетчиков выходят на разные стороны корпуса микросхемы. Поэтому будет удобно использовать два независимых логических элемента “2И”. Это позволит значительно упростить разводку печатной платы и сократить длину соединительных проводов, тем самым, уменьшив площадь печатной платы и возможные помехи от работающей схемы.

В качестве логических элементов “2И” используем две микросхемы SN74LVC1G08DRLR. То, что в микросхеме содержится только один логический элемент, мы определяем по символам 1G, а то, что это логический элемент“2И” — по цифрам 08. Размеры корпуса выбранной микросхемы не превышают 1.6´1.6мм. Отечественные варианты подобной микросхемы, например К1554ЛИ1, содержат в одном корпусе сразу по четыре логических элемента, расстояние между выводами составляет минимум 1,25мм. В результате схема, собранная на таких микросхемах, будет идентична по электрическим параметрам, но проиграет по размерам.

Полученная схема делителя частоты на 60 и вырабатывающая импульсы с периодом 1 мин и состоящая из последовательно включенных делителей на 10 и на 6, приведена на рисунке 12.1.7. Схема реализована всего на трёх микросхемах. Использование обратной связи с выводов Q1 и Q3 превращает двоичный счётчик D1.1 в десятичный, а применение обратной связи с выводов Q1 и Q2 микросхемы D1.2 реализует счётчик по модулю 6.


Рисунок 12.1.7. Схема делителя на 60 генератора минутных импульсов

Итак, мы закончили разработку генератора минутных импульсов. Всего нам потребовалось шесть микросхем, при этом три из них относятся к микросхемам малой логики и занимают минимум места на печатной плате цифрового устройства.

Теперь можно приступить к разработке принципиальной схемы счетчика временных интервалов. Как мы уже выяснили при разработке структурной схемы часов, в состав этого счётчика входит точно такой же делитель на 60, как и в генераторе минутных импульсов, поэтому можно воспользоваться той же самой схемой. Отличие заключается только в том, что на этот раз нам потребуются все выходы счётчиков. Сигналы с этих выводов мы будем подавить на вход семисегментных дешифраторов блока индикации.

Последний счётчик, который нам потребуется для реализации блока счётчика временных интервалов — это счётчик на 24. Этот счётчик было бы удобно реализовать на микросхеме десятичного счётчика, однако сдвоенных микросхем асинхронных десятичных счётчиков не производится, поэтому реализуем счётчик часов на той же микросхеме, что и остальные блоки часов — SN74HC393PW.

Сложность в реализации этой схемы заключается в том, что коэффициент счёта не кратен десяти, поэтому сигнал обратной связи необходимо заводить на оба счётчика одновременно. Можно было бы реализовать этот счётчик в двоичном виде, но тогда возникнут сложности с отображением содержимого этого счётчика. Для того, чтобы реализовать на первом 4-х разрядном счётчике десятичный счётчик и одновременно получить возможность сброса всего счётчика часов в начале суток используем дополнительный логический элемент “2ИЛИ”. Сигнал сброса на выходе этой микросхемы появится либо в случае достижения первым счётчиком числа 10, либо при достижении всем счётчиком значения 24.

В качестве логического элемента “2ИЛИ” используем микросхему малой логики, подобную уже использованной микросхеме “2И”. Это микросхема SN74LVC1G32DRLR. Цифра 32 в названии микросхемы и обозначает логический элемент “2ИЛИ”. Размеры корпуса этой микросхемы не превышают 1.6´1.6мм. В результате, несмотря на несколько более сложную принципиальную схему площадь, занимаемая счётчиком часов, значительно уменьшается.

Полная принципиальная схема счётчика часовых импульсов, реализованная на микросхеме SN74HC393PW приведена на рисунке 4. Использование обратной связи с выводов Q1 и Q3 первой микросхемы превращает ее в десятичный счётчик. Для реализации счетчика по модулю 24 мы используем обратную связь с вывода Q1 старшего разряда счётчика (двойка) и вывода Q2 младшего разряда счётчика часов (четвёрка).


Рисунок 12.1.8. Схема счётчика часовых импульсов

Таким образом, мы реализовали основную часть схемы часов, но как это уже обсуждалось при разработке структурной схемы этого недостаточно. Требуется уметь отображать полученную цифровую информацию. Перейдём к разработке блока индикации часов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector