Разработка схемы электронного коммутатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему: «Разработка схемы электронного коммутатора»

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование структурной схемы коммутатора

2. Выбор серии ИМС

3. Разработка схемы электрической принципиальной коммутатора входов и описание её работы

4. Расчет тактового генератора

5. Принцип работы электронного коммутатора

Список использованной литературы

Введение

коммутация цифровой сигнал мультивибратор

Процесс развития совершенствования коммутационной техники за столетний период развития прошел ряд этапов, на которых были созданы различные системы автоматических телефонных станций.

Оснащение промышленности и сельского хозяйства новейшими технологиями, средствами производства привели к созданию новых методов управления народным хозяйством и отдельными отраслями промышленности, а это, в свою очередь, вызвало появление новых видов источников информации и увеличение потоков информации.

Реферат является неотъемлемой частью самостоятельной работы и формой систематизации, закрепления и контроля теоретических знаний и практических навыков. Курсовой проект выполняется на завершающем этапе изучения дисциплины и позволяет углубить теоретические знания, приобрести навыки работы с технической и справочной литературой.

Основными целями курсового проекта являются: развитие практических навыков по разработке схем цифровой техники, умение обобщать и анализировать изученный материал, развитие эвристических методов решения задач в области цифровой схемотехнике, освоить моделирование цифровых устройств на компьютере, ближе познакомиться со своей профессиональной деятельностью.

Реферат по дисциплине «Вычислительная техника» посвящен разработке схемы электронного коммутатора, предназначенного для осуществления коммутации между n входами и m выходами. Коммутация осуществляется с определенной частой по определенному алгоритму, которые заданы в индивидуальном задании.

1. Выбор и обоснование структурной схемы коммутатора

Коммутатор - это устройство, предназначенное для коммутации определенного входа с определенным выходом по заданному алгоритму коммутации.

Рисунок 1 Структурная схема коммутатора

Структурная схема коммутатора содержит коммутатор входов, обеспечивающий выбор одного из ___ входов по заданному алгоритму. Сигнал с выхода коммутатора поступает на коммутатор выходов, который коммутирует сигнал на один из ___ выходов, по заданному алгоритму коммутации..B качестве коммутатора входов используется мультиплексор на ___ входов, а в качестве коммутатора выходов демультиплексор, представляющий собой дешифратор, на ___ выходов.

Управление мультиплексором и демультиплексором осуществляется с помощью устройства управления, которое реализует заданный алгоритм коммутации. Реализация алгоритма коммутации может быть осуществлена с помощью счетчиков логической схемы, либо с использованием постоянного запоминающего устройства, в котором запрограммирован алгоритм коммутации. В нашем случае в качестве устройства управления используются счетчики с определенным коэффициентом пересчета. Для осуществления коммутации с заданной частотой используется синхронизация всей работы коммутатора, используется тактовый генератор импульсов, который синхронизирует работу устройства управления.

2. Выбор серии ИМС

Выбор серии ИМС используется при разработке схемы электрической принципиальной разрабатываемого устройства и производится по методике, связанной с определением минимального значения оценочной функции, Данная методика позволяет выбрать серию ИМС с учётом многих порой противоречивых требований.

Для выбора серии ИМС могут быть такие параметры как минимальная стоимость, минимальная потребляемая мощность и другие.

Основные этапы определения оптимальной серии ИМС:

1. Определение нескольких возможных серий ИМС, которые могут быть использованы для реализации устройства и определение сравниваемых параметров.

2. Составление матрицы X сравниваемых величин параметров выбранных серий ИМС.

3. Преобразование матрицы X в матрицу Y.

4. Составление матрицы А путём нормирования матрицы Y.

5. Определение, с учётом весовых коэффициентов, оценочной функции для каждой из выбранных серий ИМС.

Произведём выбор серии ИМС. Выбираем в качестве наиболее вероятных для использования в схеме электронного коммутатора серии ИМС К155. К555, К561. В качестве критериев сравнения используем основные параметры выбранных серий ИМС:

- тактовая частота;

- коэффициент разветвления по выходу;

- задержка распространения сигнала;

- номинальное напряжение питания

- потребляемая мощность

- стоимость

Для каждого выбранного параметра устанавливаем весовой коэффициент Bj, соблюдая условие

Размещено на http://www.allbest.ru/

где j - номер выбранного параметра,

n - количество выбранных параметров

Bj- 0,3 + ОД + 0,15 + 0,1 + 0,05 + 0,3 = 1

В соответствии с исходными данными максимальное значение весовых коэффициентов должно быть присвоено параметрам стоимость и тактовая частота. Установим значения весовых коэффициентов для этих параметров 0,3.

Составим таблицу сравниваемых параметров и их весовых коэффициентов.

Таблица 1.

Составляем матрицу параметров выбранных серий ИМС вида X

Матрица Х принимает вид:

Преобразуем матрицу вида X в матрицу вида Y. При этом
параметры матрицы X приводим к такому виду, чтобы большему
числовому значению параметра соответствовало лучшее качество
серии ИМС. Параметры, не удовлетворяющие этому условию,
пересчитаем по формуле:

3. Разработка схемы электрической принципиальной коммутатора входов и описание её работы

Для построения коммутатора входов используем мультиплексор, который позволяет осуществлять коммутацию одного из входов с выходом. Коммутируемый вход определяется кодом, поданным на адресные входы мультиплексора.

В соответствии с данными справочника по цифровым ИМС выбираем мультиплексор так, чтобы обеспечить необходимое число входов при наименьшем числе ИМС.

Согласно исходных данных моего варианта имеется 8 входов.

Для построения коммутатора выходов подойдёт одна микросхема

серии К155КП5 - содержит адресные входы Al, А2, А4 и 8 информационных входов Dl - D8. Выход у этой микросхемы только инверсный. Если на входе стробирования логическая 1, на прямом входе 0 независимо от сигнала на других входах. На инверсном выходе сигнал всегда противофазен сигналу на прямом выходе. Потребляемый микросхемой ток не превышает 68 мА, время задержки распространения сигнала от входов выбора Al; А2; А4; к выходу Q составляет 35 не.

Рисунок 2 - Схема мультиплексора

1 Разработка схемы электрической принципиальной коммутатора выходов.

Для построения коммутатора выходов используем демультиплексор, который позволяет соединить вход с одним из выходов, адрес которого задан кодовой комбинацией на адресных входах демультиплексора. В качестве демультиплексора может, был использован дешифратор со стробирующим входом, который используется как информационный. Выбираем по справочнику дешифратор-демультиплексор так, чтобы их количество позволяло реализовать заданное количество выходов.

Согласно исходным данным моего варианта имеется __ выходов. Для построения коммутатора выходов подойдёт две микросхемы серии К155ИДЗ - дешифратор, имеющий четыре адресных входа 1, 2 4, 8, два входа стробирования S объединенных по и шестнадцать выходов 0-15.

Если на обоих входах стробирования логический 0, ни том из выходов, номер которого соответствует десятичному эквиваленту входного кода (вход один - младший разряд ,вход 8 - старший разряд),будет логический 0,на остальных входах - логическая 1 .Если хотя бы на одном из входов стробирования S логическая 1,то независимо от состояния входов, на всех выходах микросхемы формируется логическая 1.

Наличие двух входов стробирования существенно расширяет возможности использования микросхемы. Потребляемый ток питания 10 мА (выходной - 8 мА). Время задержки распространения сигнала 39 не.

2 Разработка схемы электрической принципиальной устройства управления.

Устройство управления коммутирует входы с выходами в определённой последовательности указанной в таблице 2

Устройство управления должно обеспечить заданный алгоритм коммутации входов с выходами.

Для устройства управления подойдут три микросхемы серии К155ИЕ5. Микросхема К155ИЕ5 содержит четыре счетных триггера. В каждой микросхеме один из триггеров имеет отдельный вход С1 и прямой выход, три оставшихся триггера соединены между собой так, что образуют делитель на 8. При соединении выхода первого триггера с входом €2 цепочки из трех триггеров образуется делитель на 16 . Этот делитель на 16 работает в коде 1-2-4- 8.Мросхема имеет два входа R установки в 0, объединенных по схеме И. Сброс (установка в 0) триггеров производится при подаче логической 1 на оба входа R.

Наличие входов установки, объединенных по схеме И, позволяет строить делители частоты с различными коэффициентами деления - при достижении состояния соответствующего необходимому коэффициенту пересчета, происходит установка счетчика в 0. Исключение составляет делитель на 7. В этом делителе после подсчета шести импульсов на входах R формируется уровень логической 1, поэтому из состояния пяти сразу переходит в состояние девять, минуя шесть, семь и восемь. Код работы этого делителя - невесовой. Делитель микросхемы ИЕ5 работает в весовое коде 1-2-4-8.

Таблица 2 - Алгоритм коммутации

Рисунок 3 - Схема управления электронным коммутатором

4. Расчет тактового генератора

Принцип работы автоколебательного мультивибратора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Схема трехэлементного мультивибратора

После включения питания какой-то из логических элементов примет одно из двух возможных состояний и тем самым повлияет на состояние других элементов. Предположим, что это будет элемент DDI.2,который оказался в единичном состоянии. Через элементы DD1.1 и DD1.2 заряжается конденсатор, и элемент DD1.1 оказывается в нулевом состоянии. В таком же состоянии оказывается и элемент DD1.3, поскольку на его входах уровень логической единицы. Такое положение неустойчиво, поскольку на выходе элемент DD 1.3 уровень логического нуля, и конденсатор начинает разряжаться через резистор R1 выходной каскад элемента DD1.3. По мере разрядки положительное напряжение на входе элемента DD1.1 уменьшается. Как только оно станет равным пороговому значению, этот элемент переключается в единичное состояние, а элемент DDI.2 - в нулевое. Конденсатор начинает разряжаться через элемент DD1.3, резистор R1 и элемент DDI.2.

Вскоре напряжение на выходе первого элемента превысит пороговое, и все элементы переключаются в противоположное состояние. Так формируются электрические импульсы на выходе мультивибратора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5 - Схема двухэлементного мультивибратора

В принципе работа двухэлементного мультивибратора и отличается от работы трехэлементного.

Когда, к примеру, элемент DD1.1 находится в единичном состоянии, а элемент DDI.2 в нулевом, конденсатор заряжается через резистор, выход первого элемента и выход второго. Как только напряжение на входе первого элемента достигнет порогового, оба элемента переключаются в противоположное состояние, и конденсатор начнет разряжаться через выходную цепь первого элемента. Когда напряжение на входе первого элемента упадет до порогового значения, элементы вновь переключаются в противоположное состояние.

5. Принцип работы электронного коммутатора

Коммутатор входов DD2 коммутирует выход с одним из входов. Определяющим коммутируемый вход является комбинация на выходе счетчика DD4.1. Эта комбинация подается на адресные входы А1,А2,А4 коммутатора входов. На счетчик тактовый генератор подает импульсы. Информационный сигнал с выхода коммутатора входов DD2 поступает на стробирующий вход коммутатора выходов DD3.1h DD3.2, коммутируемый выход определяет комбинация на выходах счетчиков DD4.2 и DD4.3.

Коммутатором выходов управляют счетчики DD4.2 и DD4.3.Счетчик DD4.1 имеет коэффициент пересчета на 8, а счетчик DD4.2 и DD4.3 коэффициент пересчета на 28. Так как коммутатор выходов состоит из двух микросхем, то для определения коммутирующей микросхемы со старшего разряда счетчика на первую микросхему подается прямой сигнал, а на стробирующий вход другой - инверсный.

Заключение

В ходе выполнения работ разработана схема электронного коммутатора, который предназначен для коммутации цифровых сигналов. Расчет параметров трехэлементного и двухэлементного мультивибраторов одинаковый. Однако, трехэлементный мультивибратор работает более устойчиво особенно на низких частотах и форма импульсов лучше. Разработанная схема позволяет осуществить передачу информации с нескольких адресов по мультиплексной линии и дальнейшего их распространения к каждому выходу, по заданному алгоритму коммутации Проведенные расчеты показывают соответствие разработанной схемы требованиям технического задания. В настоящее время появляется возможность проектирования принципиально новых и надежных цифровых устройств коммутации, и внедрения их в современные сети связи.

Список использованной литературы

1. Калабеков В.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы, Москва, Радио и связь, 2000 г.

2. Применение интегральных микросхем в вычислительной технике. Справочник под редакцией Файзулаева Б.И. Москва, Радио и связь, 1986 г.

3. Потёмкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. Москва, Энергоатомиздат, 1988 г.

4. Справочник по интегральным микросхемам под редакцией Тарабрина Б.В. Москва, Радио и связь.

5. Дьяконов В.П. расчёт нелинейных и импульсных устройств на программируемых микрокалькуляторах. Москва, Радио и связь, 1984 г.

Размещено на Allbest.ru