Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Мая 2013 в 09:31, курсовая работа
Современная радиоэлектроника во многом определяет технический прогресс фактически во всех областях науки, техники и производства. Это обусловлено тем, что с помощью радиоэлектронных систем и устройств можно решать такие задачи, как передача информации, извлечение информации из электромагнитного колебания, хранение и отображение информации, передача команд на управляемые объекты, контроль и обеспечение работоспособности автоматизированных производственных и измерительных систем.
В однофазных регистрах ввод возможен только в прямом коде (D – триггеры). В парафазных – ввод осуществляется как в прямом, так и в обратном кодах (RS – , JK – триггеры). Вывод в любом регистре возможен в парафазном виде. В параллельных регистрах можно производить поразрядные логические операции с хранимым и вводимым числом. В последовательных регистрах с помощью сдвигающих импульсов (синхроимпульсов) осуществляется сдвиг числа. Эту операцию применяют для преобразования последовательного кода в параллельный (или наоборот), в схемах умножения и деления чисел. В самом регистре сдвиг влево на один разряд соответствует умножению кода заносимого числа на основании системы счисления, вправо – делению.
Регистры памяти служат для временного хранения небольшого объема информации (одного или нескольких байтов). Для большого объема используют блоки ОЗУ с адресной организацией. Для регистров памяти применяют синхронизируемые уровнем или фронтом (статические или динамические) триггеры. Сдвиговые регистры реализуют на D – или RS – триггерах динамическим управлением. Статическое управление исключается, т.к. в пределах действия одного синхроимпульса информация может передаваться безостановочно во все разряды. Использование двухступенчатых регистров также устраняет сквозной перенос информации.
Рисунок 7 – четырехразрядный параллельный регистр на основе D – триггеров.
Дешифратор.
Дешифраторами называются комбинационные устройства, преобразующие n-разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду. Число входов и выходов в так называемом полном дешифраторе связано соотношением:
m=2n,
где n – число входов, m – число выходов. Если в работе дешифратора используется неполное число выходов, то такой дешифратор называется неполным. Так, например, дешифратор, имеющий 4-входа 16-выходов, будет полным, а если выходов только 15, то он является неполным. [6]
Рисунок 8 – принципиальная схема блока транзисторных ключей.
Блок управления реле и блок индикации собран на транзисторах VT1 – VT15. Транзисторы VT1 – VT15 работают в режиме ключей. Данная схема совмещает в себе блок индикации и блок транзисторных ключей и реле, данная схема имеет ряд преимуществ. Во – первых, совмещение этих блоков позволяет сократить количество транзисторов в два раза. Во – вторых, при выходе из строя одного из транзисторов схема индикации работать не будет тоже. То есть схема индикации, собранная на элементах VD2.1, R2.1 (см. расчетную схему) индуцирует непосредственно наличие напряжения на обмотке реле.
Так как мы получаем инверсный сигнал с дешифратора, в данный блок так же включен инвертор DD3.1.
Расчет схемы начинается с выбора реле. Выбираем РЭС – 15, технические данные которого приведены в таблице 1.
Таблица 1 – характеристики реле.
Наименование |
Паспорт |
Ток срабатывания |
Ток отпускания |
Сопротивление обмотки |
Реле РЭС -15 |
РС4.591.002 |
30 мА |
7 мА |
160 Ом |
Найдем напряжение, необходимое для срабатывания реле:
Uср=1,2*Iср*Rр=1,2*30*10-3*
Выбираем светодиод: возьмём АЛ102АМ. Далее найдем ток транзистора по первому закону Кирхгофа:
IКЭmax=IVD2.1+1,2*Iср=1,2*
Выбираем транзистор КТ315А. Максимальный ток коллектора IКmax=100мА, коэффициент усиления h21=20; найдем ток базы транзистора:
Iб=2,5* IКЭmax/ h21=2,5*41мА/20=5,1мА
Учитывая, что напряжение высокого уровня для микросхем ТТЛ, а именно серии К155 U1=5В, а напряжение база – эмиттер для кремниевых транзисторов UБЭ≈0.7В, найдём номинал ограничительного резистора база:
RБ=R4.1= = =0,84 кОм
Найдём значение резистора R1.1. для этого по второму закону Кирхгофа найдём падение напряжения на резисторе R1.1:
UR1.1=Uпит–UКЭнас– Uср ,
где Uпит – напряжение питания каскада, UКЭнас – падение напряжения на переходе коллектор – эмиттер, Uср – напряжение срабатывания реле.
UR1.1=12В–0,4В–5,76В=5,84В
Далее найдём номинал R1.1:
R1.1= = =0,162кОм
Найдём падение напряжение на резисторе R2.1:
UR2.1=Uср+ UR1.1– UVD2.1=5,76В+5,84В–2,8В=8,8В
Находим номинал резистора R2.1:
R2.1= = =1,76кОм
Диод VD1.1 – выбираем любой маломощный диод, он нужен для подавления переходных процессов в катушке электромагнита реле ,в силу того, что катушка имеет индуктивность. Выбираем КД105Г.
Сопротивление R3.1 выберем равным 100кОм [7]. Оно работает от самопроизвольного открытия транзистора.
Микросхема К155ИД3
Дешифратор 4 в 16
Микросхема представляет собой дешифратор четырёхзначного двоичного кода. При высоком уровне напряжения на входе разрешения, выходы устанавливаются в состояние высокого уровня.
Таблица 2 – таблица истинности дешифратора.
Вход |
Выход | ||||||||||||||||||
1 |
2 |
4 |
8 |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Микросхема К155ИР32
Четырёхразрядный регистр
Таблица 3 – таблица истинности регистра в режимах записи и считывания.
Таблица истинности в режиме записи
SEWA |
SEWB |
EWR |
НОМЕР СЛОВА | |||
W1 |
W2 |
W3 |
W4 | |||
L |
L |
L |
Q=D |
Qn |
Qn |
Qn |
L |
H |
L |
Qn |
Q=D |
Qn |
Qn |
H |
L |
L |
Qn |
Qn |
Q=D |
Qn |
H |
H |
L |
Qn |
Qn |
Qn |
Q=D |
x |
x |
H |
Qn |
Qn |
Qn |
Qn |
Таблица истинности в режиме считывания
SERA |
SERB |
ERD |
НОМЕР СЛОВА | |||
Q 1 |
Q 2 |
Q 3 |
Q 4 | |||
L |
L |
L |
W0B1 |
W0B2 |
W0B3 |
W0B4 |
L |
H |
L |
W1B1 |
W1B2 |
W1B3 |
W1B4 |
H |
L |
L |
W2B1 |
W2B2 |
W2B3 |
W2B4 |
H |
H |
L |
W3B1 |
W3B2 |
W3B3 |
W3B4 |
x |
x |
H |
H |
H |
H |
H |
Микросхема представляет собой регистровый файл на четыре четырёхразрядных слова. Обеспечивается раздельная адресация и декодирование четырёх слов, что позволяет записывать данные по одному адресу, а считывать их по другому. Микросхема имеет информационные входы D1-D4, а адрес записываемых слов определяется входами SEWA и SEWB при наличии низкого напряжения на входе EWR. Чтение информации, хранящейся в регистрах, происходит при наличии низкого уровня на входе ERD, адрес чтения задаётся входами SERA и SERB.
При высоком уровне напряжения на входе EWR в регистровом файле сохраняется предыдущая информация, а при высоком уровне на ERD выходы переводятся в высокое состояние.
Выходы микросхемы выполнены в виде открытого коллектора, что позволяет использовать её при работе на магистраль, а также объединять их по схеме «монтажное ИЛИ». [5]
Принципиальная схема блока питания приведена на рисунке 9.
Рисунок 9 – принципиальная схема блока питания.
Входное сетевое напряжение подаётся на трансформатор Т1, который служит для понижения напряжения и гальванической развязки схемы с сетью питания. Далее пониженное напряжение выпрямляется на диодном мосте VD1 и фильтруется конденсатором С1. Выпрямленное напряжение поступает на интегральный стабилизатор напряжения DA1 и стабилизируется на значении 12 вольт, конденсаторы С2 и С3 рекомендованы для устранения переходных процессов в стабилизаторе DA1. Для получения напряжения 5 вольт используется второй, включенный последовательно интегральный стабилизатор напряжения DA2. Конденсаторы С4 и С5 аналогичны С2 и С3. Расчет блока питания необходимо начать с расчета токов, потребляемых схемой.
Так ток, потребляемый 5 – ти вольтовой частью схемы будет равен сумме токов питания микросхем:
I5B=IDD1+ IDD2+ IDD3+ IDD4=30+10+33+33=106мА
Для 12 – ти вольтовой части суммарный ток питания ток питания будет складываться из токов питания реле, для надёжности будем вести расчет с условием, что все реле работают одновременно:
I12B=158(Iреле+Iдиод)=15*(
Найдем суммарный ток питания по закону Кирхгофа:
Iо= I5B+ I12B=106мА+525мА=631мА
Учтем 20 –ти процентный запас по току:
Iпит=1,2* Iо=1,2*631мА≈757мА
Найдем мощность блока питания:
Pпит=Iпит*12В=757*10-3*12=9,
Подберем необходимый трансформатор, выбираем трансформатор ТП114-7: напряжение обмотки – 16В, максимальный ток нагрузки – 1А. [8] Задавшись амплитудой переменной составляющей выходного напряжения выпрямителя, найдем коэффициент пульсаций:
Пусть Uамп=1В, тогда
Кпл= =
Найдем емкость конденсатора фильтра (С1):
С1= мкФ
Выбираем конденсатор К50 – 6 3000мкФх25В [9]