Цифровое измерительное устройство

Проектирование цифрового измерительного устройства. Разработка структурной схемы, обоснование функциональной схемы. Схемы выделения фронтов временного интервала. Проектирование генератора и блока отображения. Расчет потребляемой мощности и надежности.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 28.12.2011
Размер файла 999,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Обмен информацией в электронных системах происходит с помощью сигналов. Носителями сигналов могут быть различные физические величины - токи, напряжения, магнитные состояния, световые волны. Различают аналоговые (непрерывные) и дискретные сигналы.

Дискретные сигналы проще сохранять и обрабатывать, они менее подвержены искажениям под действием различных факторов. Поэтому дискретные сигналы на сегодняшний день чаще используют на практике, чем аналоговые. Устройства, оперирующие с дискретными сигналами, получили название цифровых вследствие представления операндов с помощью логических уровней, математически отображаемых цифрами 0 и 1. Соответственно цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, связанная с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением цифровых устройств. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетическое (силовое), связанное с преобразованием постоянного и переменного токов для различных целей, и информационное, к которому относятся аудио- и видеоаппаратура, способы телекоммуникации, устройства измерения, контроля и регулирования технологических процессов производства и т. п. [1]

В данной работе исследуется цифровое измерительное устройство (ЦИУ), являющееся результатом развития второго направления цифровой схемотехники. ЦИУ представляет собой средство измерений, в котором значение измеряемой физической величины автоматически представляется в виде числа, индицируемого на цифровом отсчётном устройстве, или в виде совокупности дискретных сигналов -- кода.

ЦИУ подразделяют на цифровые измерительные приборы и цифровые измерительные преобразователи. Цифровые измерительные приборы являются автономными устройствами, в которых значение измеряемой величины автоматически представляется в виде числа на цифровом отсчётном устройстве (ЦОУ). Цифровые измерительные преобразователи не имеют ЦОУ, а результаты измерений преобразуются в цифровой код для последующей передачи и обработки в измерительно-информационных системах. Наибольшее распространение получили ЦИУ для измерения электрических величин (силы тока, напряжения и др.); те же ЦИУ используют для измерения неэлектрических величин (давления, температуры, скорости, усилия и др.), предварительно преобразовав их в электрические.

Действие ЦИУ основано на дискретизации (квантовании по уровню) и кодировании значения измеряемой физической величины. Кодированный сигнал выводится либо на ЦОУ, либо на аппаратуру передачи и обработки данных. В ЦОУ кодированный результат измерения преобразуется в число, выражаемое цифрами, обычно в общепринятой десятичной системе счисления. Наиболее распространены ЦОУ с 2--9 цифрами (разрядами). В цифровых измерительных приборах используют ЦОУ электрические, электронные, газоразрядные и на жидких кристаллах [2].

В следующих разделах будет дан вариант классификации цифровых измерительных устройств и подробное описание проектирования одного из типов ЦИУ - измерителя временных интервалов.

1. Анализ поставленной задачи

Для проектирования цифрового измерительного устройства первоначально необходимо выбрать его тип, определяемый принципом функционирования. При этом нужно исходить из назначения прибора, а также из преимуществ и недостатков рассматриваемых возможных реализаций устройства. Рассмотрим некоторые варианты выбора.

Как отмечалось, конструкция ЦИУ, их точность и область применения зависят от принципа, положенного в основу преобразования измеряемой величины в код; распространены главным образом следующие основные принципы построения ЦИУ: считывания, последовательного счёта, поразрядного уравновешивания.

Принцип считывания (одного отсчёта) состоит в том, что в «памяти» кодирующего устройства ЦИУ имеется набор всех возможных для данного ЦИУ кодов; тот или иной код считывается в зависимости от значения измеряемой величины. Обычно этот принцип используют в ЦИУ механических перемещений.

Например, в ЦИУ для измерения угла поворота вала в качестве кодирующего устройства обычно используют кодирующий диск (или барабан), укрепляемый на валу. Измеряемый угол регистрируется по кодирующему диску считывающим устройством, а результат считывания в виде кодированного сигнала подаётся на ЦОУ.

В ЦИУ, основанном на принципе последовательного счёта, измеряемая величина сравнивается с другой однородной величиной, получаемой в результате сложения одинаковых приращений, число которых при равенстве сравниваемых величин (с погрешностью до единичного приращения) принимается за числовое значение измеряемой величины. Такие ЦИУ применяются преимущественно для измерения интервалов времени, частоты и других физических величин с промежуточным преобразованием их в интервал времени.

Принцип поразрядного уравновешивания (сравнения и вычитания) предусматривает сравнение измеряемой величины с другой однородной величиной, получаемой в результате суммирования различных по величине приращений, всегда одних и тех же для данного ЦИУ. Сумма приращений компенсирующей величины (с погрешностью до наименьшего приращения) принимается за числовое значение измеряемой величины (так же, например, как при взвешивании на обычных рычажных весах массу тела определяют по номиналам масс уравновешивающих его гирь). Принцип поразрядного уравновешивания используется главным образом в ЦИУ для измерения электрических величин (напряжения и силы постоянного тока, сопротивления и др.), а также некоторых неэлектрических величин, предварительно преобразованных в электрические [2].

Исходя из приведенного описания, выбираем для проектирования устройство, функционирование которого основывается на принципе последовательного счета. Выбор обусловлен тем, что данный принцип позволяет непосредственно определять временные интервалы с помощью относительно простой схемы устройства. Другие же типы устройств для выполнения аналогичной операции измерения требуют значительного усложнения схемы.

Рассмотрим принцип последовательного счета подробнее на примере времяимпульсного метода измерения временного интервала (рис. 1а, б). В данном случае длительность измеряемого промежутка времени сравнивается с однородной величиной - суммарной длительностью пауз между импульсами частоты , вырабатываемых тактовым генератором ТГ, - путем подачи обоих сигналов на конъюнктор. В течение интервала времени сигнал 3 на выходе конъюнктора повторяет сигнал 1, поступающий от тактового генератора импульсов ТГ. При этом количество переходов сигнала 3 от уровня логической 1 к уровню логический 0 (отмечены стрелками на рис. 1,б) приближенно определяется формулой

. (1)

На счетчике пауз между импульсами СТ образуется код числа N. Вид кода (двоичный, двоично-десятичный и т. д.) зависит от схемы счетчика. Длительность временного интервала , как следует из (1), равна произведению числа пауз между импульсами N на длительность импульса , вырабатываемого тактовым генератором.

Рисунок 1 - Структурная схема а) и временные диаграммы б) сигналов времяимпульсного метода измерения сигналов

Точность измерения определяется длительностью импульса тактового генератора. Перед началом следующего цикла преобразования осуществляется сброс счетчика.

2. Разработка структурной схемы

Исходя из описанного в предыдущем разделе принципа последовательного счета, строится структурная схема. В нее будут входить следующие основные узлы:

Формирователь импульсов ФИ - обеспечивает регистрацию начала и конца временного интервала .

Тактовый генератор ТГ - генерирует импульсы высокой частоты , используемые для измерения, а также импульсы, необходимые для передачи информации в канал связи.

Схема подсчета пауз между импульсами СП - подсчитывает число пауз между импульсами, укладывающихся в измеряемом интервале времени.

Устройство отображения информации УО - осуществляет отображение результата измерения.

Преобразователь параллельного кода в последовательный ПК - осуществляет преобразование кода для удобства дальнейшей его передачи в канал связи. Устройство управления УУ - управляет передачей данных на устройство отображения и в канал связи.

На рис. 2 представлена структурная схема цифрового измерительного устройства, построенная на основе проведенного выше анализа.

Рисунок 2 - Структурная схема проектируемого цифрового измерительного устройства

3. Выбор и обоснование функциональной схемы

На основе структурной схемы строим функциональную схему измерительного устройства. Она включает в себя следующие основные элементы:

Формирователи импульсов (рис. 3,а) (схемы выделения фронтов) - формируют сигналы, по которым определяются начало и конец измеряемого временного интервала. Эти строб-импульсы устанавливают или сбрасывают триггер, благодаря чему происходит разрешение или запрет прохождения сигналов, вырабатываемых генератором. Формирователи вырабатывают импульсы, длительность которых достаточна для надежного срабатывания триггера.

Триггер (рис. 3,б), благодаря которому происходит выделение требуемого временного интервала исходя из информации, поступающей с формирователя импульсов.

Генератор (рис. 3,в), генерирующий прямоугольные импульсы высокой частоты, необходимые для счета, а также для передачи данных в канал связи. Частоты генератора соответственно равны кГц, Гц.

Цифровой семисегментный индикатор (рис. 3,ж). Разрядность индикаторного устройства определяется по формуле: , где мс - максимальный диапазон измеряемой величины, мс - точность измерения. Тогда .

Счетчик (рис. 3,г), обеспечивающий подсчет пауз между импульсами. Для сокращения количества элементов при построении устройства будем использовать двоично-десятичный счетчик. Он будет содержать последовательно включенных одноразрядных двоично-десятичных счетчиков. Тогда количество двоичных разрядов счетчика можно определить как .

Регистр хранения (рис. 3,д) - запоминает информацию, поступающую со счетчика импульсов, а также позволяет избежать мерцания во время отображения результата подсчета на индикаторе. Это происходит благодаря тому, что считывание информации из регистра осуществляется только лишь по окончании счета счетчиком.

Преобразователь кода (рис. 3,е), преобразующий информацию, поступающую с регистра , в формат, удобный для работы индикатора. Так как по условию задано, что со счетчика на индикатор поступает код типа 5211, то в качестве преобразователя кода выбираем преобразователь двоичного кода в семисегментный код.

Преобразователь параллельного кода в последовательный (рис. 3,з). Для передачи информации в канал связи целесообразно использовать регистр с параллельным вводом и последовательным выводом кода числа - регистр сдвига. Его разрядность . В данной работе для выполнения указанной функции используются мультиплексоры.

Устройство управления, управляющее передачей информации с регистра хранения на индикатор и в канал связи. Оно обеспечивает своевременное считывание данных с регистра хранения для качественного индицирования информации (без мерцания), а также управляет передачей информации в канал связи.

Рисунок 3 - Элементы функциональной схемы измерительного устройства

Функциональная схема приведена на рис. 4.

Рисунок 4 - Функциональная схема устройства

измерительный устройство схема генератор мощность

4. Разработка принципиальной схемы

4.1 Выбор элементной базы

Для практической реализации принципиальной схемы проектируемого устройства необходимо произвести выбор элементной базы, то есть типа и серий интегральных микросхем (ИМС), которые будут использоваться при сборке прибора. Основными критериями выбора являются:

наличие необходимых функциональных узлов в составе серии ИМС;

малая потребляемая мощность;

выполнение требований по быстродействию (граничной рабочей частоте).

По функциональной схеме определяем, что понадобятся элементы простой логики, JK-триггеры, четырехразрядный регистр хранения, преобразователь двоичного кода в семисегментный код, регистр сдвига. Перечисленные элементы входят в состав серий К176, К564 и К1561 ИМС типа КМОП. Основные параметры ИМС серий К564 и К1561 приведены в табл. 1 [4].

Поскольку по условию точность измерения порядка миллисекунд, то требование по быстродействию выполняется, так как среднее время задержки элементов серий (см. табл. 1) много меньше заданного. Также видно, что данные интегральные микросхемы обладают очень низким энергопотреблением. Следовательно, серии К176, К564 и К1561 удовлетворяют основным критериям выбора микросхем, и они будут использоваться в данной работе при проектировании цифрового устройства.

4.2 Проектирование схем выделения фронтов временного интервала

Схема выделения фронтов временного интервала (формирователь импульсов) формирует импульсы, длительность которых существенно меньше длительности исходных импульсов. Для построения схемы формирователя необходим один элемент конъюнкции, один инвертор и линия задержки. Длительность выходного импульса формирователя определяется длительностью времени задержки линии задержки и средним временем распространения сигнала через инвертор . На рис. 5 приведена общая схема формирователя.

Рисунок 5 - Общая схема формирователя импульсов с использованием линии задержки.

4.3 Разработка генератора

Проектирование генераторов заключаются в определении частоты генерирования, выбора одной из схем и определения параметров дискретных элементов для заданных длительности и периода следования импульсов.

В данной курсовой работе будет использоваться два генератора:

1. Для работы счетчика, регистра хранения необходим генератор тактовых импульсов - генератор с предустановкой. Схема генератора приведена на рисунке 5. Он построен на микросхеме К561ЛЕ5.

Рисунок 6 - Схема тактового генератора

Так как этот генератор с предустановкой, то мы можем не использовать схему выделения фронтов временного интервала.

Частота следования выходных импульсов может рассчитываться по выражению:

, где - точность измерения.

Полный период для генератора .

Для получения частоты в 100 кГц необходимо рассчитать номиналы конденсатора и резистора:

2. Второй генератор используется для работы преобразователя и работает на частоте - скорость передачи данных в устройство обработки. Вариант простейшего генератора (мультивибратора) показан на рисунке 7. Он построен на микросхеме К564ЛЕ5.

Рисунок 7 - Генератор

Схема имеет два динамических состояния. В первом из них, когда на выходе D1.1 состояние лог. "1" (выход D1.2 лог. "0"), конденсатор С1 заряжается. В процессе заряда напряжение на входе инвертора D1.1 возрастает, и при достижении значения Uпор=0,5Uпит происходит скачкообразный переход во второе динамическое состояние, в котором на выходах D1.1 лог. "О", D1.2 - "1". В этом состоянии происходит перезаряд емкости (разряд) током обратного направления. При достижении напряжения на С1 Unop происходит возврат схемы в первое динамическое состояние. Диаграмма напряжений поясняет работу. Резистор R2 является ограничительным, и его сопротивление не должно быть меньше 1 кОм, а чтобы он не влиял на расчетную частоту, номинал резистора R1 выбираем значительно больше R2 (R2<0,01R1). Ограничительный резистор (R2) иногда устанавливают последовательно с конденсатором. Полный период T=1,4R1C1. Резистор R1 и конденсатор С1 могут находиться в диапазоне 20 к0м...10 МОм; 300 пф...100 мкФ.

Для получения частоты рассчитаем номиналы резистора и конденсатора:

Для реализации микросхем D1.1 и D1.2 выбираем ИМС К564ЛЕ5. Ее параметры приводятся ниже. В ней используются четыре двувходовых элемента ИЛИ-НЕ.

Таблица 1 - Основные характеристики микросхемы K564ЛЕ5

Тип микросхемы

Icc,мкА при Vdd=5В

TpHL tip,нс при Vdd=5В

TpLН tip,нс при Vdd=5В

Корпус

К564ЛЕ5

<1

60

60

14FLAT

4.4 Проектирование счетчиков

В данной работе используется двоично-десятичный синхронный счетчик на JK-триггерах. В разделе 3 было показано, что в устройство будут входить 3 одинаковые счетчики. Для реализации счетчика выбираем ИМС К564ТВ1, содержащую два JK-триггера со сбросом и предустановкой. Параметры микросхемы приведены ниже.

Таблица 2 - Основные параметры ИМС К564ТВ1

Тип микросхемы

Icc,мкА при Vdd=5В

TpHL tip,нс при Vdd=5В

TpLН tip,нс при Vdd=5В

Корпус

К564ТВ1

<4

85

85

16FLAT

Из таблицы функционирования микросхемы следует, что триггеры работают в режиме, соответствующем обычным JK-триггерам. Построение счетчика будем производить, исходя из таблицы функционирования (табл. 7).

Таблица 3- Таблица функционирования счетчика

Произведем минимизацию логических функций, отвечающих каждому выводу триггеров, методом карт Карно.

По картам Карно определяем, что , , , , , . Схема счетчика представлена на рис. 9.

Рисунок 8 -Схема двоично-десятичного счетчика

4.5 Проектирование регистров

В проектируемое устройство входят регистры хранения. Они служат для хранения данных, поступающих со счетчика, и позволяют избежать мерцания индикатора. В данной работе в качестве регистра хранения выбираем ИМС 1561ИР14. Это четырехразрядный регистр с тремя выходными состояниями, запретом записи и асинхронным сбросом (счетверенный D-триггер). Цоколевка и параметры ИМС 1561ИР14 приведены ниже.

Е0, Е1 - разрешение записи; СО0, СО1 - управление выходами, Ск - тактирование, С1 - сброс.

Следует уточнить особенности функционирования данного регистра. Специальные входы имеют следующее назначение E0,E1 - разрешение записи, CO0,CO1- управление выходами, Cк - тактирование, Cl - сброс. Если "CO0" или "CO1" в состоянии H, то выходы регистра переводятся в состояние с высоким импедансом, что позволяет регистру записывать, хранить и сбрасывать (обнулять) информацию. Для выдачи информации в канал связи, требуется преобразование параллельного кода поступившего из 3-х четырехразрядных регистров хранения в последовательный код, таким образом необходимо один за одним передать состояние каждого из 12 битов информации. Такое преобразование легко осуществляется при помощи регистров сдвига. Дополнительные требования к регистрам накладывает необходимость соединения 3-х регистров, таким образом, очевидна необходимость наличия кроме 4-х параллельных входов еще и дополнительного последовательного. Таким требованиям удовлетворяет ИМС 176ИР3 таблица функционирования которого приведена ниже (табл. 4).

X - последовательный вход

M - MODE, управление режимами

Cк1- такты сдвига

Cк2- такты загрузки

Табл. 4 - Таблица функционирования ИМС 176ИР3

ВХОДЫ

ВЫХОДЫ

M

Cк2

Cк1

X

A

B

C

D

Qa

Qb

Qc

Qd

L

X

_/~

H

X

X

X

X

H

Qa0

Qb0

Qc0

L

X

_/~

L

X

X

X

X

L

Qa0

Qb0

Qc0

L

X

~\_

X

X

X

X

X

Qa0

Qb0

Qc0

Qd0

H

_/~

X

X

A

B

C

D

A

B

C

D

H

_/~

X

X

Qb

Qc

Qd

D

Qb

Qc

Qd

D

H

~\_

X

X

X

X

X

X

Qa0

Qb0

Qc0

Qd0

В результате можно предложить следующую схему (рис. 9)

Рис. 9 - Схема блока вывода в информационный канал

Такая схема функционирует в течении всего процесса работы устройства, но если на соответствующие выходы (посредством подачи импульса на входы М) не передать 12-ти разрядный код, то система будет выдавать «0», который заносится в регистры через последовательные входы Х по мере выдачи 12-разрядного кода в канал связи.

4.6 Проектирование блока отображения

В блок отображения входят преобразователь кода и устройство отображения. Так как по условию задано, что счетчик выдает код 5211, то в качестве преобразователя кода выбираем демультиплексор К1564ИД3, шифратор приоритетов КР1564ИВ3 и стандартный дешифратор двоичного кода в семисегментный код - ИМС К176ИД2. Ее параметры приведены ниже.

Параметры демультиплексора 4 в 16 К1564ИД3:

0-15 - выходы A-D - адреса G1,G2 - стробы

Параметры для 1564ИД3

E=2 В

E=4.5 В

E=6 В

Выходной ток логического 0, мА

-0.02

-4

-5.2

Выходной ток логической 1, мА

-0.02

-4

-5.2

Входное напряжение логического 0, В

-0.5

-1.4

-1.8

Входное напряжение логической 1, В

1.5-

3.2-

4.2-

Выходное напряжение логического 0, В

при токе 0.02 мА

-0.1

при токе 4 мА

-0.4

при токе 5.2 мА

-0.4

Выходное напряжение логической 1, В

при токе 0.02 мА

1.9-

при токе 4 мА

3.7-

при токе 5.2 мА

5.2-

Задержки (T=+25/T=Tmax), нс

E=2

E=4.5

E=6

От A-D

-72-180/-270

-24-36/-54

-20-31/-46

От G1,G2

-72-180/-270

-24-36/-54

-20-31/-46

Параметры шифратора приоритетов КР1564ИВ3:

В качестве устройства отображения выбираем семисегментный индикатор АЛС342А с параметрами:

В этом индикаторе использованы следующие условные обозначения:

Произведем расчет ограничительных резисторов, обеспечивающих значения электрических величин, необходимые для надежной работы индикатора.

Рисунок 10 - Схема работы светодиода семисегментного индикатора

Считаем, что напряжение питания равно 5В. По закону Ома (рис.10)

.

Выходными током и напряжением дешифратора пренебрегаем. Из вышеприведенных таблиц следует, что в предельном случае В при мА. Тогда минимальное значение сопротивления

Ом.

Для надежной работы светодиодного индикатора выбираем Ом.

4.7 Разработка блока управления

Блок управления предназначен для согласования во времени функционирования узлов цифрового устройства. Основными задачами блока управления являются:

управление записью информации в регистры хранения и выдачей данных из них на индикаторы и в канал связи;

управление передачей данных в канал связи;

перевод устройства в исходное состояние для возможного продолжения измерения.

В блок управления проектируемого устройства входят логические элементы ИЛИ-НЕ, резисторы, конденсаты и диоды. Схема формирователя импульсов и временные диаграммы приведены на рисунке 11:

Переполнение диапазона измерения определяется по синхронной выдаче всеми счетчиками (А1-А3) соответствующего импульса с выходов RC, это фиксируется схемой в виде логического элемента И - НЕ, выход которого подает напряжение на светодиод. Сброс данной системы происходит подачей импульса на R вход при общем обнулении всей схемы, о котором будет рассказано далее.

Подсистема сброса устройства заключается в параллельной подаче импульсов на R входы счетчиков А1-А3, системы индикации переполнения счетчиков, С1 вход регистра хранения. Поскольку после окончания подсчета и до сброса все элементы системы отображения сохраняют своё состояние, вход К декодера в код 7-ми сегментного индикатора можно постоянно держать в состоянии допускающем изменение состояния, тогда с момента поступления сигнала на регистр памяти и до сброса индикаторы будут показывать длительность последнего импульса.

Так же необходима подсистема, которая по окончанию измерения подав импульсы на спаренные входы Е0 и Е1 регистров памяти в устройстве индикации и входы М регистров сдвига в устройстве передачи результатов в канал связи.

Описанные выше системы физически можно реализовать с помощью устройства формирования импульса, тогда по нарастающему фронту будет происходить сброс системы и приведение ее, таким образом, в состояние готовности, а по спадающему фронту, т.е. когда счетчики уже произвели измерение, информация с них передастся в устройства индикации и передачи в канал связи. Для реализации этого необходимо произвести разводку на входы указанные несколько ранее.

В систему необходимо включить 2 схемы задержки, одну для выделения времени на сброс системы (чтобы счет не начался при не сброшенном счетчике и регистрах), а вторая для выделения времени на окончание работы счетчиков, чтобы на вывод и индикацию не передались неокончательные данные со счетчиков. Формирователь импульса и его временные диаграммы приведены ниже:

Рисунок 11- Формирователь импульсов на дифференцирующих цепях

При превышении заданного диапазона измерения на светодиоде появится сигнал об ошибке. Выбираем светодиод 3Л102А красного цвета свечения, ограничительный резистор Ом.

5. Расчет параметров схемы

К основным параметрам проектируемого устройства относятся быстродействие, потребляемая мощность (ток) и надежность.

Быстродействие устройства в измерении временных интервалов целесообразно оценивать по длительности цикла измерения и времени обработки данных измерения tобр. Максимальная длительность цикла измерения определяется выражением

,

где Nmax -- максимальное число импульсов; tобр -- время обработки данных измерения, равное

,

где tПК -- время задержки сигнала на преобразователе кодов для индикации результата; tИУ -- время срабатывания индикаторного устройства; tпер -- время переписи результата в узел передачи.

Подставив значения, получим:

tИУ = 100 нс; tПК = 850 нс; tпер = 12/9600 = 1.25 мс;

2.5 мс;

с.

Потребляемая разработанным устройством мощность (ток) рассчитывается как суммарная мощность, потребляемая каждым элементом схемы. Найдем потребляемый разработанным устройством ток:

м

кАмА.

Для всех типов элементов будем считать интенсивность отказов 1/ч. Тогда интенсивность отказов устройства равна

1/ч.

Заключение

В результате выполнения данной работы было спроектировано цифровое измерительное устройство временных интервалов, предназначенное для определения длительности пауз между положительными импульсами напряжения. Функционирование прибора базируется на принципе последовательного счета.

Для реализации указанного принципа оказались необходимыми следующие основные функциональные узлы: генератор с предустановкой; генераторы тактовых импульсов; схема подсчета тактовых импульсов; регистры хранения; преобразователи кода, переводящие код, заданный по условию, в формат, необходимый для работы индикатора; блок управления, обеспечивающий временную согласованность функционирования

В качестве элементной базы выбраны интегральные микросхемы на основе комплементарной структуры металл-окисел-полупроводник (КМОП) серий К176, К561, К564, К1561. Последние содержат довольно обширный список наименований ИМС, отличающихся от ИМС других серий относительно высоким быстродействием, малым энергопотреблением и высокой надежностью.

Спроектированное цифровое устройство обеспечивает измерение временных интервалов длительностью не более мс с точностью мс. Для индикации превышения данного временного диапазона в устройстве предусмотрен светодиод.

Разработанная конструкция имеет недостатки: холостая работа элементов системы при подаче на них тактовых импульсов, но в отсутствии входных данных (сделано в замен упрощению конструкции блока управления).

Литература

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т. Т. 2. Пер. с англ. - Изд. 3-е, стереотип. - М.: Мир, 1986. - 590 с., ил.

2. http://4103.chuvsu.ru:8000/files/spravoch/kozak.zip

3. http://www.radioman.ru/shem/other/1/impuls_generators.php

4. http://www.radiomaster.ru/spravka/indikat/svetodiodi.php

5. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник - Москва: «Радио и связь», 1987

Приложение

Диаграммы функционирования схемы управления

В связи с тем, что на диаграммах необходимо отобразить величины измеряемые в сильно отличающихся масштабах, то приведенные графики являются схематическими.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Этапы разработки структурной схемы. Выбор структуры генератора кодов, синтез комбинационной схемы на логических элементах, мультиплексорах. Расчет генератора тактовых импульсов. Моделирование отдельных узлов генератора в программе "Electronics Workbench".

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.03.2010

  • Общая характеристика автоматизированных систем. Требования к системе управления роботом. Разработка структурной электрической схемы. Обоснование и выбор функциональной схемы. Выбор исполнительного двигателя. Проектирование ряда датчиков и систем.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 12.11.2009

  • Выбор функциональной схемы электропривода токарного станка. Передаточная функция управляемого силового преобразователя. Определение параметров структурной схемы управления. Расчет основных возмущающих воздействий. Настройка системы на технический оптимум.

    курсовая работа [567,0 K], добавлен 20.06.2015

  • Методы контроля температуры газа. Разработка структурной и функциональной схемы системы контроля. Выбор термопреобразователя сопротивления и измерительного преобразователя, их технические характеристики. Проверка измерительной системы на точность.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.05.2012

  • Разработка элементов схемы электронного термометра. Проектирование и расчет схемы функционального преобразователя. Схема управления индикатором с помощью дешифратора. Разработка генератора низкочастотного сигнала для задания времени счета импульсов.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.12.2022

  • Свойства, классификация, предназначение, принцип действия позиционного регулятора. Проектирование принципиальной схемы стенда, расчет ее надежности. Работа регулятора с дистанционной передачей посредством диференциально-трансформаторного преобразователя.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 20.02.2011

  • Конструирование загрузочного устройства: разработка гидравлической схемы и расчет гидроцилиндра подъема лотка. Определение проходных сечений трубопроводов, гидравлических потерь гидроаппаратуры, гидролиний всасывания, нагнетания и слива устройства.

    курсовая работа [788,8 K], добавлен 26.10.2011

  • Технологический процесс, оборудование и математическая модель объекта. Разработка структурной и функциональной схемы автоматизации, расчет и выбор исполнительных механизмов, работа принципиальной электрической схемы. Затраты на содержание механизмов.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 16.04.2012

  • Разработка электрической схемы управления станком-качалкой. Обоснование выбора необходимого оборудования в соответствии с требованиями. Расчет токов короткого замыкания и заземляющего устройства. Общая характеристика сметы затрат на оборудование.

    курсовая работа [686,0 K], добавлен 03.04.2014

  • Схемы блокировки на кузнечнопрессовом оборудовании. Проектирование структурной схемы фотобарьера для оператора пресса. Составление программы для PIC-контроллера, разработка конструкции, способа крепления. Расчет расстояния установки от рабочей зоны.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 28.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.