Динамическая цифровая индикация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

На практике всегда актуальной была задача отображения информации в виде, удобном для его зрительного отображения. В настоящее время наибольшее распространение получили полупроводниковые, вакуумные люминесцентные, газоразрядные индикаторы. С помощью устройств отображения могут быть решены задачи сигнализации и индикации.

Сигнализация - это сообщение человеку о факте перехода контролируемой величины из одной области в другую. При визуальной сигнализации основным техническим средством является светоизлучающий или светоотражающий элемент, который осуществляет световое воздействие на человека (сигнализаторы наличия питающего напряжения, перегорания предохранителя и т.д.).

Индикация-это представление результатов контроля или измерения. Контроль, как правило, осуществляется по принципу "больше-меньше", "есть-нет". Контролирующими устройствами являются пробники, неизмеряющие напряжение, ток, сопротивление, а лишь фиксирующие их наличие или отсутствие. Индикаторы можно классифицировать по принципу формирования изображения на знакомодулирующие (зми) и знакосинтезирующие (зси). Примером зми является цифровой газоразрядный индикатор, изображение в котором повторяет форму десяти катодов (цифр от 0 до 9). Любое другое изображение в нем получить невозможно. В зси изображение получается с помощью мозайки независимо управляемых элементов отображения, каждый из которых является преобразователем "сигнал-свет". Среди них различают сегментные индикаторы, элементы отображения которых являются сегментами и сгруппированы в одно или несколько знакомест, и матричные индикаторы, элементы отображения которых образуют матрицу. Сегментные ЗСИ могут индицировать только цифры (цифровой зси) или цифры и буквы русского и латинского алфавитов (буквенно-цифровой зси). В работе предусматривается разработка принципиальной электрической схемы динамической цифровой индикации 6-ти десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах с использованием микросхем серии К155.

1. Общая часть

1.1 Структурная схема устройства динамической цифровой индикации

Структурная схема динамической цифровой индикации представлена на рис.1. Схема обеспечивает динамическую индикацию 6 десятичных цифр на семисегментных полупроводниковых индикаторах. Вывод информации производится параллельно в двоично-десятичном коде. Коммутатор У1 обеспечивает поочередное подключение входной информации. Преобразователь У2 преобразует двоично-десятичный код в код семисегментного цифрового индикатора. Счетчик У3 непрерывно подсчитывает входные импульсы, подаваемые от генератора. Коэффициент пересчета счетчика N=6. Каждое состояние счетчика дешифрирует У4, подключая соответствующий индикатор.

Рисунок 1 - Структурная схема динамической индикации

2. Расчетная часть

2.1 Разработка принципиальной схемы коммутатора У1

Выполним синтез мультиплексора, коммутирующего n=6 информационных входов. Число адресных входов А определим из соотношения n?2^А, где А - число разрядов адреса (или число адресных входов). Т.к n=6 то А=3 (А₀, А_1.А₂). Приведём таблицу истинности требуемого мультиплексора и его условное графическое изображение (рис.2).

Таблица 1 - Таблица истинности мультиплексора

Рисунок 2 - Условное графическое обозначение мультиплексора

Запишем логическую функцию выхода мультиплексора в СДНФ

Q=D₀В₂ В₁ В₀ v D₁В₂ В₁ A₀ v D₂В₂ A₁ В₀ v D₃В₂ A₁ A₀ v D₄A₂ В₁ В₀ vD₅A₂ В₁A₀

Произведем построение логической схемы мультиплексора по полученной логической функции выхода в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Произведем выбор микросхемы мультиплексора с числом информационных входов D не менее заданного числа n=6, используя приложения методических указаний к курсовому проекту, выбираем микросхему К155КП7.

Условное обозначение мультиплексора представлено на рис 4.

Рисунок 4 - Условное графическое обозначение ИМС

Вычертим полную схему коммутатора на мультиплексорах рис. 5

Рисунок 5 - Принципиальная схема коммутатора

2.2 Выбор микросхемы преобразователя Y2 из двоичного кода в код цифрового индикатора

Для преобразования двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора применим микросхему К514ИД1.

Условное обозначение микросхемы К514ИД1 представлено на рис.6

7,1,2,6 - входы; 4 - гашение; 9-15 - выходы; 8 - общий; 16 - питание.

Рисунок 6 - Условное графическое обозначение ИМС

Приведем таблицу истинности преобразователя.

Таблица 2 - Таблица истинности преобразователя

2.3 Подключение семисегментных индикаторов к кодопреобразователю

Сигналы с выходов "a ч g" преобразователя У2, управляющие свечением сегментов индикатора, подаются параллельно на входы индикаторов "a ч g", т.е выход "а" преобразователя подключается ко входу "а" каждого индикатора, выход " b" - к выходу " b" каждого индикатора и т.д. В качестве индикатора используем цифровой светодиодный индикатор АЛС324А. Схема подключения семисегментных индикаторов представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема подключения семисегментных индикаторов

2.4 Выбор микросхемы двоичного счетчика У3

Двоичный счетчик У3 подсчитывает тактовые импульсы от генератора. Число индицируемых цифр представлено количеством индикаторов в схеме n=6 и определяет коэффициент пересчета счетчика N. Кроме того, число комбинаций счетчика равно числу адресных комбинаций мультиплексора. Составим таблицу состояний и вычертим диаграмму работы счетчика с N=n=6.

Таблица 3 - Таблица состояний счетчика

Рисунок 8 - Диаграмма состояний счетчика

Выбираем микросхему двоичного счетчика 155ИЕ5. Условное обозначение микросхемы представлено на рис. 9

1,14 - входы счётчика; 2,3 - входы установки 0;12,9,8,11 - выходы; 5 - питание;10 - общий;4,6,7,13 - не задействованы;

Рисунок 9 - Микросхема двоичного счетчика К155ИЕ5

Для обеспечения n=6 необходимо, чтобы при появлении на выходах двоичного кода 0110₍₂₎=6₍₁₀₎ все триггеры счетчика сбросились в "0". Для этого не обходимо ввести цепь обратной связи с выходов счетчика, соответствующих n=6, в данном случае с выходов 8,9 на схему сброса.

2.5 Синтез дешифратора У4

Дешифратор У4 в разрабатываемой схеме формирует номер (адрес) подключаемого индикатора. Сигнал с выхода дешифратора является управляющим для индикатора, потому подключения осуществляем ко входу "S". цифровой индикация мультиплексор преобразователь

Составим таблицу истинности дешифратора с учетом n=6.

Запишем логические функции выходов дешифратора

Рисунок 10 - Логическая схема дешифратора в базисе И, ИЛИ, НЕ

Рисунок 11 - Логическая схема дешифратора в базисе И-НЕ

Выбираем микросхему дешифратора К155ИД10.

Условное обозначение микросхемы К155ИД10 представлено на рис. 12.

12-15 - входы информационные; 1-7, 9-11 - входы; 8 - общий; 16 - питание

Рисунок 12 - Условное обозначение микросхемы К155ИД10

Размещено на Allbest.ru