На основі структурної схеми згідно варіанту розробити та побудувати принципову схему цифрового автомату. В схемі передбачити кнопку «Пауза» для спостерігання числа підрахованих імпульсів та кнопку «Скидання в 0».

2.3 Розробка схеми перетворювача коду (дешифратори А-В)

Додаток Б Електронна модель схеми цифрового автомату в середовищі ISIS__ Proteus (Electronics WorkBench) _

Перелік графічного матеріалу

Лист 1 – ф. А3-А2 – Схема електрична структурна

Лист 2 – ф. А3-А2 – Схема електрична принципова

Список рекомендованої літератури

1. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум. – К.: Каравела, 2003. – 368с.

2. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. – М.: Горячая линия - Телеком, 2000. - 336с.

3. Лихтциндер Б.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные устройства в радиотехнике: Учебное пособие. – К.: Вища школа, 1988.

4. Горбунов В.П., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Л. Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ / Под ред. Л.Н.Преснухина. – М.: Высшая школа, 1988. - 272с.

5. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ С.В.Якубовский, С.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др.; Под редакцией С.В.Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.

6. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – Челябинск.: Металлургия. 1989.- 352с.

7. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

8. ГОСТ 2.708-2000. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой техники.

9. ГОСТ 2.710-2000. ЕСКД. Обозначения условные буквенно-цифровые, применяемые на электрических схемах.

10. ГОСТ 2.743-2000. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.

11. Тріфонюк В.В.Надійність пристроїв промислової електроніки.-К.:Либідь, 1993.-64с.

12. ДСТУ 2843-94. Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення.

13. ДСТУ 2815-94. Електричні і магнітні кола та пристрої. Терміни та визначення.

14. ДСТУ 3120-95. Літерні позначення основних величин.

ПРИКЛАД

Нехай варіант буде: 1 2 3 4. Тоді згідно варіанту повинні на індикаторі висвітлюватись при надходженні відповідних кодів такі символи: 1, 2, 3, 4, Н.

1) Складаємо таблиці істинності перетворювача коду.

Для дешифратора А:

Код

Символи на індикаторі A

Вхідні змінні

Вихідні змінні

x₁ (8)

x₂ (4)

x₃ (2)

x₄ (1)

y₁ (a)

y₂ (b)

y₃ (c)

y₄ (d)

y₅ (e)

y₆ (f)

y₇ (g)

Із таблиці видно: Y₁ = Y₄, Y₂= 1.

Для дешифратора В:

Код

Символи на індикаторі B

Вхідні змінні

Вихідні змінні

x₁ (8)

x₂ (4)

x₃ (2)

x₄ (1)

y₁ (a)

y₂ (b)

y₃ (c)

y₄ (d)

y₅ (e)

y₆ (f)

y₇ (g)

___

Із таблиці видно: Y₅ = Y₃.

2) За допомогою діаграм Вейче–Карно знаходимо мінімальну ДНФ (диз’юнктивна нормальна функція) для не повністю визначеної функції дешифратора А (вхідні двійкові комбінації A(1010)-F(1111) не надходять на вхід дешифратора!).

Для У₁ = У₄ Х₃Х₄

У₁


	X	X	X	X
			X	X

Х₁Х₂

У зв’язку з тим, що в завданні комбінацій з 1010 по 1111 у нас немає, то в ці клітинки ставимо Х і можемо вважати його, як 1 так і 0 при необхідності.

Об’єднувати можна одиниці по 1, 2, 4, 8… клітинок. Ті елементи, що в об’єднанні та змінили свій знак з Х_N на _N або навпаки – в кон’юнкції не враховуються.

(ДО СКОРОЧЕННЯ)

(ПІСЛЯ СКОРОЧЕННЯ)

Далі так само і для решти вихідних сигналів дешифраторів…

Для У₃		Для У₅
У₃	00	01			У₅				10
	1						0
						0
	X	X	X	X		X	X	X	X
			X	X				X	X

Для У₆		Для У₇
У₃	00				У₅			11	10
	1				00
	1					1
	X	X	X	X		X	X	X	X
			X	X				X	X

Якщо вихідні змінні не співпадають, тоді потрібно опрацювати 14 карт Вейче-Карно.
3) На основі отриманих рівнянь будуємо схему перетворювача коду (дешифратор А).

4) Переводимо, при необхідності, на потрібний елементний базис елементів користуючись правилами Де-Моргана.

Наприклад:

Згідно варіанту базис АБО–НІ.

5) На основі отриманих рівнянь будуємо схему перетворювача коду (дешифратор А).

ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

Аналіз технічного завдання.

У цьому розділі необхідно скласти опис алгоритму роботи пристрою, який проектується - як словесне, так і з використанням тимчасових діаграм, граф-схем алгоритмів, таблиць переходів і т.п. усвідомити призначення і функції, виконувані пристроєм, а потім викласти можливі шляхи рішення поставленої задачі з застосуванням структурних схем. При цьому користаються навчальною і технічною літературою, періодичними науково-технічними виданнями і базами знань по темі курсового проекту.

Наприклад, якщо в ТЗ потрібно розробити керуючий автомат, то рекомендується відзначити, що він може бути реалізований або як автомат із твердою логікою, або як автомат зі збереженої в пам'яті логікою. Останні можуть бути реалізовані як на основі постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП), так і на основі програмувальних логічних матриць (ПЛМ)

Розробка структурної схеми.

Після того. як обрано кілька можливих варіантів структурних схем, треба використовувати той варіант, що найбільшою мірою відповідає вимогам ТЗ: по швидкодії, складності, точності виконання операцій, універсальності, надійності. Цей варіант структурної схеми необхідно розглянути докладніше, із указівкою, крім основних, ще і допоміжних вузлів: генератора імпульсів синхронізації, схеми скидання і т.п.

Рис. 2.3.1 – Приклади побудови генератора імпульсів на основі інверторів

Розрахунок блока живлення

Розрахунок потужності споживання схемою необхідно провести шляхом визначення суми потужностей споживання кожним елементом схеми.

Необхідно визначити:

Тип і параметри вентилів;

Режим роботи схеми (значення струмів в елементах та їх напруги);

К.К.Д. випрямляча;

Ємність та тип конденсатора фільтра.

Також в цьому розділі необхідно дати призначення елементів схеми та їх функцію яку вони виконують в дані схемі. Для написання слід звернутися до довідкової літератури, наприклад, розділ 9 (Л1) «Перетворювальні пристрої. Випрямлячі.» та розділ 11.7 (Л1) «Розрахунок однофазного випрямляча малої потужності».

Резистори

, де

– реальна потужність, що розсіюється резистором, – допустима розсіювана резистором потужність по довіднику.

Конденсатори

, де

– реальна напруга на конденсаторі, – допустима напруга на конденсаторі по довіднику.

Напівпровідникові діоди

, , де

– середній робочий випрямлений струм, – випрямлений допустимий струм, – зворотна робоча напруга, – допустима зворотна напруга.

Транзистори

, , , , , , де

– струми колектора і емітера; , – допустимі струми колектора і емітера; , , – напруга колектор-база, колектор-емітер, емітер-база; , , – допустимі напруги; – потужність, що розсіюється транзистором; – допустима потужність.

При визначенні надійності простої системи звичайно вводяться наступні обмеження.

– Відмови, що відбуваються в системі, є незалежними.

– Відмови системи викликані відмовою елементів. При відмові будь-якого з елементів відбувається відмова системи.

Дані обмеження надійності систем без резервування при розрахунках встановлюють математичну модель, що складається з послідовно включених елементів (рис. 3.2), незалежно від дійсних зв'язків елементів в реальній системі.

Рисунок 2.3.2 – Послідовна модель системи при розрахунках на надійність елементів в реальній системі.

Якщо відома вірогідність безвідмовної роботи елементів, то вірогідність безвідмовної роботи всієї системи рівна

Вважаючи відповідно до виразу (3.4), що і – інтенсивність відмови елементу, маємо

, де

–сумарна інтенсивність відмов, є інтенсивність відмов системи.

Аналогічно виразу (3.6) визначається середній час безвідмовної роботи системи

. (3.9)

З приведених співвідношень (3.7) – (3.9) слідує:

– Чим менша інтенсивність відмов елементів системи, тим вище за характеристику надійності самої системи;

– Чим менша загальна кількість елементів системи, тим краще характеристики надійності системи.

Таким чином, при конструюванні систем необхідно прагнути до простіших систем, що складаються з високонадійних елементів при заданих обмеженнях на технічні характеристики і вартість системи.

ДОДАТОК

Таблиця 1 – Номінальні інтенсивності відмов елементів ЕА

Найменування, тип елементу	Інтенсивність відмов l_н 10^-6 1/годин

Інтегральні мікросхеми
Гібридні	0,07
Напівпровідникові	0,02
Мікромодулі	1,8
Транзистори
Малопотужні НЧ, СЧ, ВЧ германієві
Малопотужні НЧ, СЧ, ВЧ кремнієві	2,5
Середньої потужності НЧ, СЧ, ВЧ германієві	2,5
Середньої потужності ВЧ кремнієві	3,5
Потужні НЧ германієві	2,8
Потужні НЧ кремнієві	2,4
Потужні СЧ германієві
ПотужніСЧ кремнієві	2,4
Потужні ВЧ германієві
Потужні ВЧ кремнієві	1,7
Кремнієві ключові	0,7
Кремнієві мікрохвильові	9,7
Діоди
Випрямні сплавні	1,5
ВЧ точкові германієві
ВЧ точкові кремнієві	3,9
Імпульсні сплавні	0,6
Імпульсні точкові
Стабілітрони
Варікапи
Тунельні
Світловоди
Мікромодульні	4,5
Конденсатори
Металопаперові
Слюдяні	1,2
Скляні	1,6
Керамічні	1,4
Електролітичні	2,4
Плівкові
Змінні з повітряним діелектриком	18,6


Трансформатори, обмоточні вироби
Живлення
Імпульсні	0,6
Дроселі
Котушки індуктивності	0,5
Електровакуумні прилади
Діоди	0,6
Тріоди
Пентоди і тетроди	1,6
Кенотрони	2,5
Стабілітрони
Генераторні лампи
Тиратрони
ЕПТ
Клістрони
Лампи біжучих хвиль і магнетрони
Індикаторні лампи	0,5
Електричні машини
Двигуни постійного струму
Машини змінного струму
Тахогенератори
Крокові двигуни	0,37
Радіоелектронні елементи
Мікрофони динамічні
Гучномовці динамічні	6,5
Телефони головні
Датчики оптичні	4,7
Датчики температури	3,3
Антени	0,36
Хвилеводи жорсткі	1,1
Хвилеводи гнучкі	2,6
Джерела живлення
Акумулятори	7,2
Батареї однорозрядні
Комутаційні елементи
Реле малогабаритні	0,25 (на одну контактну групу)
Перемикачі мініатюрні	0,25 (на одну контактну групу)
Вимикачі, мікровимикачі, тумблери
Клеми, гнізда	0,1
Роз'єми	0,06


Запобіжники
Перехідні колодки	5,2
Лампові панелі	0,75
Монтажні елементи
Дроти сполучні	0,02
Паяння друкованого монтажу	0,01
Паяння навісного монтажу	0,03
Основа друкованої плати з гетинаксу	0,1
Основа друкованої плати з текстоліту	0,01
Сполучні дроти ПП, виконані фотохімічним способом	0,3 (на один провідник)
	Номінальна потужність, Вт
	0,25	0,5	1,0	2,0	5,0
Резистори недротяні
МЛТ	0,4	0,5	1,0	1,6	-	-
ТВО	0,4	0,45	0,8	1,4	2,2	3,0
МОУ	0,5	0,55	1,1	1,5	2,3	3,1
МУН	0,6	0,6	1,2	2,0	-	-
УНУ	0,6	0,7	1,2	1,7	2,3	3,0
КЭВ	0,6	0,75	1,3	1,75	2,4	3,1
ВС	0,7	0,8	1,35	1,8	2,5	3,3
УЛИ	0,6	0,65	1,3	-	-	-
БЛЦ	0,7	0,75	1,4	-	-	-
СПО	0,6	0,7	1,15	1,8	-	-
СП	0,7	0,8	1,3	2,0	-	-
Резистори дротяні
ПТН	-	1,1	1,4	1,8	-	-
ПКВ	-	1,2	1,5	2,0	2,5	-
ПЭВ	-	1,6	1,5	2,0	2,5	-
ПТП	-	-	2,2	2,6	3,0	-
РП	-	-	-	3,0	-	-
Резистори металоплівкові	0,4	-	-	-	-	-

Таблиця 2 – Поправочні коефіцієнти залежно від механічних дій

Умови експлуатації Е
При вібрації	При ударних навантаженнях	При сумарній дії
Лабораторні	1,00	1,00	1,00
Стаціонарні	1,04	1,03	1,07
Автофургони	1,35	1,08	1,46
Залізничні	1,40	1,10	1,54
Корабельні	1,30	1,05	1,37
Літакові	1,46	1,13	1,65

Таблиця 3 – Поправочні коефіцієнти залежно від вологості і температури

Вологість %	Температура, °С
60-70	20-40	1,0
90-98	20-25	2,0
90-98	30-40	2,5

Таблиця 4 – Поправочні коефіцієнти залежно від атмосферного тиску (висоти)

Висота, км		Висота, км
0-1	1,00	8-10	1,25
1-2	1,05	10-15	1,30
2-3	1,10	15-20	1,35
3-5	1,14	20-25	1,38
5-6	1,16	25-30	1,40
6-8	1,20	30-40	1,45

Таблиця 5 – Поправочні коефіцієнти a для інтенсивностей відмов елементів Е залежно від коефіцієнта навантаження і температури

Найменування, тип елементу		Коефіцієнт навантаження
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Напівпровідникові МС		-	-	-	-	-	-	-	-	1,0
	-	-	-	-	-	-	-	-	1,0
	-	-	-	-	-	-	-	-	2,5
Транзистори кремнієві		0,16	0,18	0,20	0,35	0,43	0,52	0,63	-	-
	0,17	0,20	0,23	0,40	0,51	0,59	0,72	-	-
	0,19	0,22	0,26	0,50	0,61	0,71	0,85	-	-
Транзистори германієві		0,23	0,26	0,35	0,42	0,50	0,70	0,74	-	-
	0,32	0,40	0,55	0,66	0,81	1,04	1,22	-	-
	0,52	0,63	0,86	1,10	1,38	1,65	1,90	-	-
	0.69	0,91	1,25	1,57	1,92	2,24	2,59	-	-
Діоди кремнієві		0,77	0,78	0,79	0,81	0,83	0,85	0,88	-	-
	0,92	0,92	0,94	0,97	1,00	1,04	1,08	-	-
	1,04	1,08	1,11	1,16	1,22	1,30	1,39	-	-
Діоди германієві		0,15	0,22	0,30	0,39	0,50	0,62	0,74	-	-
		0,32	0,41	0,51	0,63	0,76	0,91	-	-
	0,53	0,66	0,86	1,13	1,40	1,75	2,13	-	-
Конденсатори керамічні, слюдяні негерметичні		-	-	0,08	0,10	0,18	0,23	-	-	-
	-	-	0,09	0,13	0,28	0,35	-	-	-
	-	-		0,20	0,45	0,62	-	-	-
	-	-	0,22	0,43	0,92	1,46	-	-	-
Конденсатори слюдяні герметичні		-	-	0,36	0,49	0,18	0,23	-	-	-
	-	-	0,42	0,54	0,28	0,35	-	-	-
	-	-	0,61	0,75	0,45	0,61	-	-	-
	-	-	0,97	1,40	0,92	1,46	-	-	-

Продовження табл.5

Найменування, тип елементу		Коефіцієнт навантаження
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Конденсатори скляні, плівкові, металопаперові		-	-	0,36	0,49	0,64	0,80	-	-	-
	-	-	0,42	0,54	0,80	1,10	-	-	-
	-	-	0,61	0,75	1,19	2,00	-	-
	-	-	0,97	1,40	2,10	2,80	-	-	-
Конденсатори електролітичні з алюмінієвим анодом		-	-	0,48	0,40	0,48	0,65	-	-
	-	-	0,90	0,64	0,90	1,24	-	-	-
	-	-	2,10	1,80	2,10	2,30	-	-	-
	-	-	5,60	4,40	5,60	7,00	-	-	-
Конденсатори електролітичні з танталовим анодом		-	-	0,20	0,20	0,20	0,39	-	-	-
	-	-	0,30	0,30	0,30	0,47	-	-
	-	-	0,50	0,50	0,50	0,70	-	-	-
	-	-	0,80	0,80	0,80	1,05	-	-	-
Резистори недротяні		0,20	0,26	0,35	0,42	0,50	0,60	0,72	0,84	1,00
	0,33	0,42	0,51	0,60	0,76	0,94	1,11	1,38	1,71
	0,47	0,56	0,67	0,82	1,08	1,43	1,70	2,17	2,81
	0,61	0,71	0,84	1,07	1,46	2,05	2,48	3,31	4,40
Резистори дротяні		0,02	0,02	0,05	0,10	0,20	0,34	0,61	0,73	1,00
	0,06	0,06	0,11	0,19	0,32	0,53	0,69	0,92	1,29
	0,10	0,10	0,17	0,30	0,47	0,73	0,96	1,29	1,95
	0,15	0,16	0,23	0,40	0,67	0,99	1,37	2,03
Намоточні вироби, трансформатори		-	0,1	0,1	0,1	0,2	0,3	0,6	0,8
	-	0,1	0,2	0,2	0,5	1,2	1,8	2,4	3,0
	-	0,2	0,3	0,4	1,2	2,5	4,1	6,4	8,6
	-	0,3	0,4	0,6	2,0	4,2	7,2	10,7	14,0
Електровакуумні діоди і тріоди		0,63	0,66	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	1,00
	0,63	0,66	0,70	0,76	0,82	0,87	0,93	0,01	1,10
	0,68	0,73	0,76	0,83	0,91	1,00	1,07	0,20	1,35
	0,78	0,83	0,88	0,98	1,07	1,18	1,30	0,50	1,71
Електровакуумні тетроди і пентоди		-	-	0,70	0,73	0,76	0,83	0,87	0,92	1,00
	-	-	0,82	0,87	0,90	0,96	1,02	1,10	1,25
	-	-	0,96	1,02	1,10	1,18	1,27	1,45	1,65
	-	-	1,09	1,20	1,30	1,41	1,55	1,80	1.97
ЕПТ		-	-	-	-	-	-	-	-	1,00
	-	-	-	-	-	-	-	-	1,28
	-	-	-	-	-	-	-	-	1,50
	-	-	-	-	-	-	-	-	1.70