Разработка бортовых электронных часов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка бортовых электронных часов



1. Разработать структурную, функциональную и принципиальную схемы часов с заданными характеристиками ( таблица 1)

Таблица 1.

Номер варианта	Серия МКС	Тип триггера	Частота генератора	Интервал Времени, час	Дискретность с.	Двоично-десятич. код	Тип Индикатора
55	155	RS	100000	15	1.0	7-4-2-1	7 см

В работе провести синтез счетчиков, делителей частоты, преобразователей кодов и шифраторов. При построении принципиальной схемы использовать интегральные элементы заданной серии. Для управления устройством предусмотреть следующие органы управления: «Пуск-останов», «Сброс», «Часы- таймер», «Выбор разряда», »Включено-отключено». Для набора и установки необходимого времени предусмотреть клавиатуру из 10 кнопок с номерами 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.



2. Разработка структурной схемы устройства

2.1 Построение структурной схемы устройства

Пуск и останов отсчета времени осуществляется с помощью входного логического элемента «И», на который поданы счетные импульсы частоты 10 Гц и управляющий сигнал с кнопки «Пуск-останов» (через триггер управления). На вход элемента «И» также поданы запрещающие сигналы при установке времени и сигнал с выхода устройства для прекращения отсчета времени.

Для обеспечения индикации и установки необходимого времени 15 часов необходим шестиразрядный цифровой дисплей, шесть счетчиков-делителей частоты, шесть преобразователей внутреннего кода счетчиков в код цифрового индикатора дисплея.

Установка и выбор времени осуществляется при помощи клавиатуры и кнопки «Выбор разряда». Установка времени осуществляется последовательным переключением разрядов. Выбор соответствующего разряда производится при нажатии кнопки «Выбор разряда». Однократное нажатие кнопки включает установку времени в разряде единиц секунд, повторное нажатие в разряде десятков секунд и т.д. Последнее нажатие кнопки выводит устройство из режима установки времени. Сигналы выбора соответствующего разряда устройства формируются схемой управления установкой времени, имеющей элементы памяти для запоминания каждого нажатия кнопки «Выбор разряда».

Клавиатура состоит из 10 кнопок с номерами 0,1…. 9. При нажатии кнопки клавиатуры с помощью шифратора клавиатуры формируется двоично-десятичный код, соответствующий нажатой кнопке, и записывается в счетчик выбранного разряда устройства.



2.2 Работа устройства по структурной схеме

После включения питания кнопкой «Сброс» производится перевод элементов схемы в исходное состояние. В режиме «Часы» все счетчики часов функционируют как суммирующие счетчики. При нажатии кнопки «Пуск» через элемент управления «И» на вход устройства поступают счетные импульсы с частотой 1 Гц.

Если исходное значение счетчиков времени не устанавливается, то отсчет текущего времени осуществляется с нуля. При поступлении 9-ти импульсов на первый счетчик он переходит в состояние, определяемое заданным внутренним кодом. Сформированный код обеспечивает прохождение десятого импульса через схему формирования переносов на вход счетчика 10 секунд. Одновременно с этим предыдущий счетчик сбрасывается в нуль, аналогично работают счетчики Ст10, единиц минут и единиц часов. Счетчики Ст6 десятков секунд и десятков минут обеспечивают формирование импульсов переноса при поступлении на его вход 6-ти импульсов с одновременным сбросом в нуль. Счетчик единиц часов работает как счетчик Ст10 до перехода счетчика десятков часов в состояние 1, после чего переключается в режим счетчика по модулю 5, то есть с приходом пятого импульса счета счетчик формирует перенос и обнуляется.

Счетчик десятков часов работает как счетчик по модулю 2, он сбрасывается в нуль 2-ым импульсом, пришедшим на его вход. Таким образом, максимальное значение времени, фиксируемое счетчиком, составляет 14 часов 59 минут 59 секунд. Очередной импульс частоты 1 Гц последовательно сбрасывает все счетчики в ноль и обеспечивает формирование выходного сигнала. Сигнал со схемы формирования - выходного сигнала блокирует поступление новых импульсов на вход счетчика и может быть использован как управляющий сигнал в бортовых устройствах.

В режиме часов отсчет времени может начинаться с любого значения, предварительно установленного времени с помощью клавиатуры. Перед установкой времени нажатием кнопки «Сброс» устройство переводится в исходное состояние. При установке времени сигнал 1Гц поступает в преобразователь кода, обеспечивая мерцание устанавливаемого разряда счетчика. При установке времени поступление счетных импульсов блокируется.



3. Синтез элементов структурной схемы

3.1 Выбор генератора импульсов

Так как в разрабатываемом устройстве необходимо применить 155 серию микросхем, то в качестве генератора используем схему, построенную на двух инверторах «И-НЕ», установленных в усилительный режим, в обратной связи которых включен кварц на частоту 100000 Гц. Принципиальная схема генератора импульсов и делителя частоты приведена на рис.(3.1)

3.1.2 Построение делителя частоты

Делитель частоты предназначен для понижения частоты автогенератора до необходимой для получения требуемой дискретности счета и обеспечения мерцания индикаторов дисплея при записи необходимого числа.

В соответствии с вышесказанным необходимый коэффициент деления должен быть 100000, который можно получить с помощью счетчика, выполненного на 5 микросхемах 155ИЕ2.

Принципиальная схема делителя частоты приведена на рис.(3.1)

3.2 Выбор индикатора и схемы управления индикатором

В соответствии с заданием выбираем семи сегментный индикатор на готовой микросхеме АЛС321А. Индикатор АЛС321А - это индикатор с общим анодом, имеющий следующие соответствия между выводами и сегментами: 1-А, 2-F, 3,9,14- общий, 6-Н, 7-Е, 8-D, 10-С, 11-G, 13-В. : -

Так как необходимый ток зажигания каждого индикатора составляет 10 мА, то выбираем схему транзисторного управления, которая представлена на рис.(3.2)

3.3 Синтез счетчиков-делителей частоты

3.3.1Синтез суммирующего двоично-десятичного счетчика с Ксч =10.

Таблица кодирования (3.1) десятичных цифр в заданном коде имеет вид:

Таблица 3.1

Десятичные цифры	Цифры кода 7 4 2 1
	Q1 Q2 Q3 Q4
0	0 0 0 0
1	0 0 0 1
2	0 0 1 0
3	0 0 1 1
4	0 1 0 0
5	0 1 0 1
6	0 1 1 0
7	0 1 1 1
8	1 0 0 1
9	1 0 1 0
Неиспользуемые коды

Составляем таблицу (3.2) переходов суммирующего счетчика:

Таблица 3.2

t	Q	Текущее состояние счетчика
		0	1	2	3	4	5	6	7	8
t	Q1	0	0	0	0	0	0	0	0	1
	Q2	0	0	0	0	1	1	1	1	0
	Q3	0	0	1	1	0	0	1	1	0
	Q4	0	1	0	1	0	1	0	1	1
Следующее состояние счетчика
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
t+1	Q1	0	0	0	0	0	0	0	1	1
	Q2	0	0	0	1	1	1	1	0	0
	Q3	0	1	1	0	0	1	1	0	1
	Q4	1	0	1	0	1	0	1	1	0

На основании данных таблиц (3.1 и 3.2) строим для каждого разряда счетчика карты Карно. В каждой клетке карты записываем текущее состояние счетчика и следующее состояние.

		Эталонная карта					Карта для тр.1					Карта для тр.2
				Q2							Q2							Q2
		0	1	5	4					00	00	00	00					00	00	11	11
		2	3	7	6		Q3			00	00	01	00		Q3			00	01	10	11		Q3
Q1		9	x	x	x			Q1		10	x	x	x			Q1		00	x	x	x
		x	8	x	x					x	11	x	x					x	00	x	x
			Q4							Q4							Q4
					Карта для тр.3						Карта для тр.4
							Q2								Q2
					00	01	01	00						01	10	10	01
					11	10	10	11		Q3				01	10	11	01		Q3
			Q1		10	x	x	x				Q1		00	x	x	x
					x	01	x	x						x	10	x	x
						Q4								Q4



Составляем диаграмму Карно для функции, описывающей логику переключения RS- триггера, для чего пользуемся таблицей (3.3) переходов этого триггера .

Таблица 3.3

Состояние триггера	Входной сигнал
текущее	следующее	S	R
0	0	0	*
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	*	0

Так как RS-триггер имеет два входа, то диаграмма Карно составляется для двух входов. При построении диаграмм Карно для входов триггеров следует в выше приведенные диаграммы вместо текущего и следующего состояния вставить необходимое состояние на входе триггера.

В соответствии с минимизированной функцией, строится функциональная и принципиальная схемы счетчика, приведенные на рис.(3.3)

Для входов S:

		Эталонная карта					Карта для тр.1					Карта для тр.2
				Q2							Q2							Q2
		0	1	5	4					0	0	0	0					0	0	*	*
		2	3	7	6		Q3			0	0	1	0		Q3			0	1	0	*		Q3
Q1		9	x	x	x			Q1		0	x	x	x			Q1		0	x	x	x
		x	8	x	x					x	*	x	x					x	0	x	x
			Q4							Q4							Q4
					Карта для тр.3						Карта для тр.4
							Q2								Q2
					0	1	1	0						1	0	0	1
					*	0	0	*		Q3				1	0	*	1		Q3
			Q1		0	x	x	x				Q1		0	x	x	x
					x	1	x	x						x	0	x	x
						Q4								Q4

Для входов R:

Эталонная карта

Карта для тр.1

Карта для тр.2

Q2

Q2

Q2

0

1

5

4

*

*

*

*

*

*

0

0

2

3

7

6

Q3

*

*

0

*

Q3

*

0

1

0

Q3

Q1

9

x

x

x

Q1

1

x

x

x

Q1

*

x

x

x

x

8

x

x

x

0

x

x

x

*

x

x

Q4

Q4

Q4

Карта для тр.3

Карта для тр.4

Q2

Q2

*

0

0

*

0

1

1

0

0

1

1

0

Q3

0

1

0

0

Q3

Q1

1

x

x

x

Q1

*

x

x

x

x

0

x

x

x

1

x

x

Q4

Q4



Синтез суммирующего счетчика с коэффициентом счета Ксч =6.

Синтез счетчика проводится аналогично.

Составляется таблица (3.4) кодирования десятичных цифр, составляется таблица (3.5) переходов, на основании которой строят карты Карно, и по полученным логическим функциям синтезируют реверсивный счетчик.

Таблица 3.4

Десятичная цифра	Q1	Q2	Q3
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1

Таблица 3.5

t	Q	Текущее состояние счетчика
		1	2	3	4	5
t	Q1	0	0	0	1	1
	Q2	0	1	1	0	0
	Q3	1	0	1	0	1
Следующее состояние счетчика
		2	3	4	5	0
t+1	Q1	0	0	1	1	0
	Q2	1	1	0	0	0
	Q3	0	1	0	1	0

На основании данных таблиц строим для каждого разряда счетчика карты Карно. В каждой клетке карты записываем текущее состояние счетчика и следующее состояние.

Эталонная карта

Карта для тр.1

Карта для тр.2

Q2

Q2

Q2

0

x

x

2

00

x

x

00

00

x

x

11

1

х

х

3

Q3

00

x

x

01

Q3

01

x

x

10

Q3

Q1

5

x

x

x

Q1

10

x

x

x

Q1

00

x

x

x

4

х

x

x

11

x

x

x

00

x

x

x

Q4

Q4

Q4

Карта для тр.3

Q2

01

x

x

01

10

x

x

10

Q3

Q1

10

x

x

x

01

x

x

x

Q4

Знак “х” обозначает неиспользуемое состояние счетчика

Вход S:

Эталонная карта

Карта для тр.1

Карта для тр.2

Q2

Q2

Q2

0

x

x

2

0

x

x

0

0

x

x

*

1

x

x

3

Q3

0

x

x

1

Q3

1

x

x

0

Q3

Q1

5

x

x

x

Q1

0

x

x

x

Q1

0

x

x

x

4

х

x

x

*

x

x

x

0

x

x

x

Q4

Q4

Q4

Карта для тр.3

Q2

1

x

x

1

0

x

x

0

Q3

Q1

0

x

x

x

1

x

x

x

Q4

Вход R:

Эталонная карта

Карта для тр.1

Карта для тр.2

Q2

Q2

Q2

0

x

x

2

*

x

x

*

*

x

x

0

1

x

x

3

Q3

*

x

x

0

Q3

0

x

x

1

Q3

Q1

5

x

x

x

Q1

1

x

x

x

Q1

*

x

x

x

4

х

x

x

0

x

x

x

*

x

x

x

Q4

Q4

Q4

Карта для тр.3

Q2

0

x

x

0

1

x

x

1

Q3

Q1

1

x

x

x

0

x

x

x

Q4

Синтез счетчика единиц и десятков часов

Счетчик часов состоит из счетчика единиц и десятков часов.

Счетчик единиц часов работает как счетчик Ст10 до перехода счетчика десятков часов в состояние 1, после чего переключается в режим счетчика по модулю 5, то есть с приходом пятого импульса счета, счетчик формирует перенос и обнуляется.

Счетчик десятков часов работает как счетчик по модулю 2, он сбрасывается в нуль 2-ым импульсом, пришедшим на его вход.

Функциональная схема счетчика часов приведена на рис.(3.5)

Синтез преобразователей кодов

Преобразователи кодов предназначены для преобразования внутреннего кода счетчика, формируемого в процессе поступления счетных импульсов, в код цифрового индикатора.

Синтез преобразователя кодов двоично-десятичного счетчика с Ксч=10 в 7-и разрядный код цифрового индикатора.

Составляем таблицу (3.6) истинности:

Таблица 3.6

Десятич. цифра	Цифры кода	Сегменты цифрового индикатора
	Q1 Q2 Q3 Q4	A	B	C	D	E	F	G
0	0 0 0 0	1	1	1	1	1	1	0
1	0 0 0 1	0	1	1	0	0	0	0
2	0 0 1 0	1	1	0	1	1	0	1
3	0 0 1 1	1	1	1	1	0	0	1
4	0 1 0 0	0	1	1	0	0	1	1
5	0 1 0 1	1	0	1	1	0	1	1
6	0 1 1 0	1	0	1	1	1	1	1
7	1 0 0 0	1	1	1	0	0	0	0
8	1 0 0 1	1	1	1	1	1	1	1
9	1 0 1 0	1	1	1	1	0	1	1

Из таблицы (3.6) истинности выписываем логические функции, в которых функцией являются сегменты индикатора, а аргументами номера цифр, приводящих к засвечиванию индикаторов. После составления логических функций осуществляется минимизация их с помощью карт Карно. Минимизированные функции приводятся к виду удобному для реализации с помощью микросхем “И- НЕ”, существующих в данной серии микросхем.

A=(0,2,3,5,6,7,8,9) В=(0,1,2,3,4,7,8,9) С=(0,1,3,4,5,6,7,8,9)

D=(0,2,3,5,6,8,9) E=(0,2,6,8) F=(0,4,5,6,8,9) G=(2,3,4,5,6,8,9)

...

		Эталонная карта					A					B					C
				Q2							Q2							Q2							Q2
		0	1	5	4					1	0	1	0					1	1	0	1					1	1	1	1
		2	3	7	6		Q3			1	1	1	1		Q3			1	1	1	0		Q3			0	1	1	1		Q3
Q1		9	x	x	x			Q1		1	х	х	х			Q1		1	х	х	х			Q1		1	х	х	х
		х	8	x	x					х	1	x	x					х	1	х	х					х	1	х	х
			Q4							Q4							Q4							Q4
		D					E					F					G
				Q2

Подобные документы

• Проектирование суммирующего двоично-десятичного счетчика импульсов

  Интегральная микроэлектроника как элементная база дискретной техники. Применение биполярных и полевых транзисторов в качестве активных элементов цифровых микросхем. Выбор и обоснование структурной схемы суммирующего двоично-десятичного счетчика импульсов.
  
  курсовая работа [702,9 K], добавлен 04.06.2010
  

• Разработка электронных часов с использованием микроконтроллера

  Описание структурной и функциональной схем электронных часов, выбор элементной базы. Разработка счетчика времени с системой управления на базе микроконтроллера. Экономический расчет затрат на проектирование, разработку и сборку макета электронных часов.
  
  дипломная работа [223,5 K], добавлен 26.07.2015
  

• Бортовые цифровые вычислительные машины

  Работа часов по структурной схеме. Выбор кварцевого генератора импульсов на микросхемах. Построение графика выходного сигнала и управления установкой времени. Синтез преобразователей кодов, шифратора клавиатуры и схем формирования переносов часов.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.12.2012
  

• Создание логической схемы для электронных часов

  Рассмотрение структурной и функциональной схем для часов. Построение графа управляющего автомата. Кодирование входных и выходных сигналов. Разработка 12-часового режима работы и блока отключения индикаторов. Определение площади кристалла микросхемы.
  
  курсовая работа [314,3 K], добавлен 27.04.2011
  

• Проект электронных часов со светодиодной индикацией

  Разработка цифровых часов, отображающих время посредством светодиодной индикации. Выбор и обоснование структурной схемы и электрорадиоэлементов: резисторов, светодиодов. Определение средней наработки на отказ. Процесс программирования PIC-контроллера.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 12.05.2016
  

• Разработка цифрового тахометра на базе микроконтроллер ATtiny2313

  Процесс создания и программная реализация устройства электронных часов на основе микроконтроллера Attiny 2313. Разработка структурной и принципиальной схемы цифрового тахометра, сборка самого устройства, проверка и оценка его на работоспособность.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 28.04.2012
  

• Проектирование и расчет усилителя электронного модуля

  Методика и основные этапы разработки схемы усилителя низкой частоты с заданными в техническом задании параметрами. Формирование и синтез структурной схемы. Разработка и расчет принципиальной схемы. Анализ данного спроектированного устройства на ЭВМ.
  
  контрольная работа [122,8 K], добавлен 09.10.2010
  

• Разработка принципиальной схемы и конструкции приемного устройства шумоподобных сигналов

  Понятие и классификация, типы широкополосных приемных устройств, их структура и функциональные особенности. Разработка и описание, элементы структурной, функциональной и принципиальной схемы устройства, особенности его конструктивного исполнения.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 11.02.2013
  

• Разработка аппаратной реализации блочного шифра

  Требования к блочным шифрам. Основные операции, используемые в блочных шифрах. Синтез схемы логического устройства, реализующего операцию перестановки. Разработка структурной схемы одного раунда шифрования. Синтез логической схемы блока управления.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.02.2012
  

• Схема управления и обработки выходного сигнала

  Сравнительный анализ существующих способов построения телевизионных камер на приборах с зарядовой связью. Разработка структурной схемы. Синтез схемы управления выходным регистром, а также разработка принципиальной схемы генератора тактовых импульсов.
  
  дипломная работа [2,6 M], добавлен 20.11.2013
  

• Разработка цифрового тахометра, измеряющего в диапазоне от 1200 до 6000 об/мин с погрешностью 0.2 %

  Разработка структурной, функциональной и принципиальной схемы тахометра. Выбор генератора тактовых импульсов, индикаторов и микросхем для счетного устройства. Принцип действия индикатора. Описание работы тахометра. Расчет потребляемой тахометром мощности.
  
  курсовая работа [322,3 K], добавлен 30.03.2012
  

• Контроллер угловой информации

  Разработка электрической принципиальной схемы и маркировочного чертежа устройства, предназначенного для сопряжении датчиков антенны обзорного радиолокатора. Составление структурной и функциональной схемы. Выбор системы индикации, расчет тока потребления.
  
  дипломная работа [2,8 M], добавлен 24.06.2010
  

• Разработка многофункциональных часов на газоразрядных индикаторах

  Технология сквозного проектирования. Разработка принципиальной электронной схемы устройства. Обоснование выбора цифровых электронных компонентов. Трёхмерное моделирование: разработка модели корпуса, 3D-печать. Разработка программы микроконтроллера.
  
  дипломная работа [1,2 M], добавлен 22.08.2017
  

• Разработка электронного устройства

  Разработка структурной схемы электронного устройства. Синтез и расчет транзисторного усилителя. Синтез преобразователей уровня, схемы арифметических преобразователей. Схема компаратора, разработка цифровой схемы. Расчет тока нагрузки блока питания.
  
  реферат [1,4 M], добавлен 06.11.2013
  

• Внедрение микропроцессорных средств вычислительной техники в связь

  Разработка структурной схемы ЦА-УПЧ. Синтез комбинационного цифрового устройства. Регистр параллельного действия, построенный на синхронных D-триггерах. Структура сумматора параллельного действия. Разработка схемы запуска, клавиатуры и зануления.
  
  курсовая работа [225,3 K], добавлен 07.12.2012
  

• Проектирование супергетеродинного приемника АМ сигналов КВ диапазона

  Проектирование устройств приема и обработки сигналов и разработка функциональной схемы для супергетеродинного приемника с амплитудной модуляцией. Обоснование структурной схемы приемника. Разработка полной электрической принципиальной схемы устройства.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2015
  

• Построение структурной схемы надёжности

  Временная избыточность цифровых систем управления. Построение структурной схемы. Преобразование структурной схемы и определение показателей надёжности. Расчет вероятности безотказной работы системы. Программный комплекс автоматизированного расчета.
  
  дипломная работа [3,9 M], добавлен 16.06.2015
  

• Разработка баскетбольного таймера

  Разработка структурной схемы электронного устройства "баскетбольный таймер" с диапазоном 10 минут. Составление варианта реализации электрической принципиальной схемы устройства на интегральных микросхемах. Описание схемы работы таймера, его спецификация.
  
  курсовая работа [1,7 M], добавлен 22.12.2015
  

• Бегущая строка с матричным индикатором

  Основные типы микроконтроллеров. Разработка структурной схемы прибора. Работа матричного индикатора HCMS-2000. Разработка принципиальной схемы. Расчет режимов элементов. Разработка алгоритма программы. Последовательный интерфейс обмена данными.
  
  курсовая работа [650,6 K], добавлен 12.01.2016
  

• Проект базового блока радиотелефона

  Разработка приемного устройства системы связи с подвижными объектами, выбор и обоснование структурной схемы. Расчет базового блока радиотелефона, функциональной и принципиальной схемы приемника и передатчика, частотно-модулированного автогенератора.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.10.2011
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам