Курсова задача на тема: Цифров часовник Разработил : Димитър Николаев Жиланов Фак.№101210079, фетт, 34 гр



Дата13.02.2017
Размер150.04 Kb.
ТипЗадача
Технически Универвитет – София

ЦИФРОВА СХЕМОТЕХНИКА






Курсова задача

на тема:

Цифров часовник

Разработил: Димитър Николаев Жиланов

Фак.№ 101210079 , ФЕТТ , 34 гр.

04.01.2013 г. Ръководител:....................

гр.София (доц. П.Якимов)

Съдържание

1. Задание

2. Блокова схема

3. Принципна схема

4. Използвани ИС ,вътрешна структура и характеристики

5. Таблица на функционалната класификация

6. Изчислителна записка

7. Описание действието на схемата

8. Изисквания към захранващия блок

9. Спецификания на елементите

10. Използвана литература

Задание

Да се проектира електрическа схема на Цифров часовник с изходни данни:

1.Цифрова индикация на часове , минути и секудни;

2.Формат 0-12;

3.Индикация AM, PM;

2.Блокова схема

В цифровия електронен часовник , броячите се използват като делители на честота и броячи на секунди , минути и часове.

Секундите броят до 60 (от 00 до 59) след преброяването се прехвърля единичен импулс на брояча за минутите броящ също до 60 (00 до 59) и същевременно се подава сигнал за нулиране на брояча за секундите.След като брояча за минутите преброи до 60 се прехвърля отново единичен импулс на брояча на часовете броящ до 12 (00 до 11рм или съответно от 1 до 12 аm ).Тези броячи броят в двоично-десетичен код,който се дешифрира от преобразователя на код от двоично-десетичен в 7-сегментен код и управлява 7-сегментен индикатор за секунди , минути и часове.

Захранването е задължителен блок към всяка една електронна схема.



4.Използвани ИС ,вътрешна структура и характеристики

За генератора използваме таймер от фамилията 555 на фирмата Texas Instruments.

Той представлява

Интегралните схеми за броене на секундите, минутите и часовете са CD4518 на фирмата Texas Instruments. Тя представлява



Обозначенията и таблицата на изстинност са следните:



Вътрешната структора е изградена от Д-тригери и има следният вид:

Специфичното на тази схема е , че е от типа flip-flops (управляващ-управляван) и има два тактови входа CKA и CKB на които тактовият сигнал от генератора (1 Hz) се подава на вход CLKA.

- CLKA – тактов вход;

- CLKB – асонхронно нулитане,активно ниво лог. „0”;

-Q0÷Q7 – изходи на брояча;

За преобразуването на код избираме преобразователи на двоично-десетичен код в 7-сегментен код –SN74LS47 .Схемата е изработена по ТТL технология.

Вътрешна структура на схемата:

-A0÷A3 –Входове;

-
-изходи;

-
- тестване на индикатора,активно ниво лог.”0” ;

-
-нулиране вход ,активно ниво лог.”0”;

-
-нулиране вход ,активно ниво лог.”0”;





За управление на броячите използваме логически схеми И и ИЛИ (CD74HC/HCT11и HEF4075B) на фирмата Texas Instruments , произведени по CMOS технология.


CD74HC/HCT11представлява три-тривходиви логически елементи И.

CD74HCT08E представлява четири двувходови логически елементи И.




За индикация използваме седемсегментни индикатори DC56-11EWA .Тези интегрални схеми имат по два седемсегментни индикатора плюс точка в общ корпус с общ анод.Техните данни са:











Индикация за АМ/PM

Използваме Т тригер и функцията му ,че когато на входа Т се подаде логическа "1", всеки тактов импулс превключва тригера в противоположно състояние. В случая тактов импулс е логическия изход за отброяване до 12 на брояча за часове.

За да получим Т тригер използваме D тригер с обратна връзка.






ИС

Функционална

класификация



Функция

Обозначение

Забележка

1.

U1÷U3

Двоичен брояч

16-битов брояч

CD4518




2.

U4

Тригер

D- тригер преобразуван в Т

7472




3.


U5÷U10

Преобразовател на код

Преобразовател

на двоично-десетичен код в 7-сегментен код

SN74LS47




4.

U15÷U17

Седем сегментен индикатор

Два седем сеглемтни индикатора с точка и общ анод

DC56-11EWA




5.

U11

2-входов И елемент

Четири двувходови И елементи

CD74HCT08E




6.

U12

3-входов И елемент

Три тривходови логически И елемента

CD74HC/HCT11




7.

U14

3-входов ИЛИ елемент

Три тривходови логически ИЛИ елемента

74HC4075D





8.

U13

2-входов ИЛИ елемент

Четири двувходови логически ИЛИ елемента

74HC32





9,

U18

Таймер

Таймер

LM555





10

U19

4-входов И елемент

Два четиривходови логически И елемента

CD74HC/HCT21



6. Изчислителна записка

Изчисляване на ограничителните резистори на индикацията.

В изчисляването на ограничителните резистори на светодиодната индикация има два особени важни елемента.Първо те са задължителни защото предпазват изхода от прекалено голям ток.Второ с тях можем да регулираме консумирана мощност от захранващият източник и яркостта на светене.

Падът на напрежение върху диодите на индикатора е Uled = 2V;

От графиката се вижда, че при напрежение на Uled = 2V тока Iled = 20mA

R=Ucc-Uled-UCEsatIled=5V-2V-0,6V/20mA=120

Избираме стандартна стойност за

резисторите R=120Ω

Стойностите на резистора и кондензаторите, включени към таймера се взимат от графиката (по-долу) за зависимост на изходната честота ( в нашия случай 1 Hz) от стойностите на R и C за тази схема. От графиката определяме, че при стойност на R 10 МΩ за С се получава 0.12 uF. За настройване точността на часовника ще използваме последователно свързани резистор 8 МΩ и потенциометър 2 МΩ.



7. Описание на действието на схемата

По същество схемата представлява цифров часовник със светодиодна светлинна индикация на часове , минути, секунди и AM/PM с точност по-малко от 1 секунда на денонощие( зависи от точността на R и С към таймера).

За тази цел е използван генератор на тактова честота 1Hz U18 ( таймера LM555) .Генерираните импулси подаваме на тактовият вход на брояча U1:А (CD4518), през един елемент ИЛИ U13А ( втория му вход е свързан с ключа за сверяване на секундите), който започва да брои от 0 до 9 в двоично-десетичен код.Този код се подава на входовете (A,B,C,D) на преобразователя на двоично-десетичен в седем сегментен код U5 SN74LS47 и от изходите му (Q0÷Q7) се извежда на 7-сегментната индикация под формата на цифри.Нулиращият вход MR е към лог.”0”тъй като активното му ниво е лог.”1”. След достигането на числото „9” от изхода Q3 и Q1 свързани към входовете на логическия елемент И U11:A (74HC08)се взима тактов сигнал за U1:В който се подава на CLKB, сработващ при спадащ фронт на импулса. При всеки постъпващ импулс той преброява до достигане на числото „6”(или 0110). Тогава сработва двувходовия елемент И от U11:В (74HC08) и на изхода й се получава лог.”1”. Тя изпълнява две функции.Първата е да подава сигнал на нулиращият вход 15 и да нулира брояча,а втората е да подава сигнал към следващия брояч. Двоично-десетичният код излизащ на изходите А0 –А3 на брояча се преобразува в 7-сегментен код от (ИС 7447) и се подава към входовете на 7-сегментната индикация.

В частта за преброяването и отчитането на минутите схемата работи по същият начин както и при секундите. Брояча U2:А (SN74LS47) брои до „9” след това се прехвърля тактов импулс на U2:В (SN74LS47) също броящ като при секундите до „6”.След това отново се подава сигнал на двата входа на логическия елемент И U11:D (74HC08) със стойност две лог.”1” от числото „6” (0110) и от получената „1” на изхода му се нулира брояча и се изпраща импулс към броячите на часове. Този импулс преминава през единият от входовете на лог.елемент ИЛИ U14:А (74HC4075),за да може чрез другияте му входове да се сверяват часовете и да се контролира начало на бтоене 0 или 1 в зависимост от АМ или РМ .

Тактовият импулс излизащ от U14:А се подава на тактовият вход CLKA на брояча U3:А (SN74LS47) .Той започва да брои от 0 до 9 и от изхода му Q3 и Q1 през И елемента след 9 подава импулс на тактовият вход CKВ на следващият брояч U3:В (SN74LS47).

Нулирането на брояча за часове в полунощ става след отброяване на 11:59. Логиката за това е И елемента U12B. При достигане на 1 (0001) за десетицата на единият вход на логическия елемент И U12:В (74HC11) постъпва лог.”1” взета от Q4 на U3:B . При достигане на стойност равна на 2 (0010) за едениците на другият вход на U12:В също имаме лог.”1”. Ако в същото време изхода на тригера Q’ за индикация на РМ e в лог. ”1”, на изхода на елемента се получава лог.”1”, която рестартира броячите U3:А , U3:B и подава сигнал към тригера за превключване в състояние АМ.

Нулирането на брояча за часове на обяд става след отброяване на 12:59 и започва да брои от 1:00. Логиката за това е четиривходовия И елемент U19. При достигане на 1 (0001) за десетицата на единият вход на логическия елемент И U19 постъпва лог.”1” взета от Q4 на U3:B . При достигане на стойност равна на 3 (0011) за едениците на другите два входа на U19 също имаме лог.”1”. Ако в същото време изхода на тригера Q за индикация на АМ e в лог. ”1”, на изхода на елемента се получава лог.”1”, която рестартира броячите U3:А , U3:B, подава сигнал към тригера за превключване в състояние РМ и подава сигнал за добавяне на една еденица към брояча за едениците, за да продължи броенето от 1:00.

Сверяване: Сигнала от изходите на броячите се подава на единият от входовете на елементи ИЛИ (74HC32). На другият му вход е свързан съответния бутон за сверяване . Така при натискане на бутон на входа на ИЛИ елемента се подава лог.”1”,която увеличава с по 1 еденица съответния брояч или променя състоянието на тригера за АМ РМ.







Броячите в схемата са включени асинхронно.Входовете на ИС преобразователите на код SN74LS47, са свързани постоянно към ниво лог.”1” ,защото тяхното ективно ниво е лог.”0”.

8. Изисквания към захранващия блок

Тъй като схемата работи с TTL елементи , необходимо захранващо напрежение е 5V изправено и стабилизирано. Общата консумация е:



Iccmax=6*Iccmax(7447)+3*Iccmax(CD4518)+1*Iccmax7408+Iccmax(7411)+ Iccmax(7432)+ Iccmax(LM555)+Iccmax(7421)+ Iccmax(4075)+ 44*IccmaxLED

Iccmax=6*13mA+3*26mA+2µA+2µA+2µA+32mA+2mA+2mA +44*1mA ≈242mA

Максималната консумирана мощност е:

PCCmax=Iccmax*Vcc=0.242*5=1,210W

При така изчислената консумация,захранващият блок ще се реализира с източник на постоянно напрежение 7÷12V и стабилизатор на напрежение ИС 7805. Монтажа върху радиатор при тази мощност не е необходим.



9. Спецификания на елементите

Поз

Означение

Наименование

Кол

Забелeжка

1

C1

Кондензатор керамичен 0.01mF ±10% 16V

1




1

C2

Кондензатор керамичен 0.12mF ±10% 16V

1




2

R1

Резистор 0.58MΩ ±5% 0,25W

1




3

R2-1

Резистор 8MΩ ±5% 0,25W

1




4

R2-2

Потенциометър 2MΩ±5% 0,25W

1




4

R3÷R12

Резистор 100Ω ±5% 0,25W

9




6

S1,S2,S3,S4, S5

Бутон малогабаритен

5




7

D1÷D2

Светодиод

2




9

U1,U2,U3

Схема интегрална CD4518

1




10

U4

Схема интегрална 7472

1




11

U5÷U10

Схема интегрална SN74LS47

1




12

U15,U16,U17

Схема интегрална DC56-11EWA

1




13

U11

Схема интегрална CD74HCT08E

1




14

U12

Схема интегрална CD74HC/HCT11

1




15

U13

Схема интегрална CD74HC32

1




16

U14

Схема интегрална CD74HC4075D

1




17

U15

Схема интегрална LM555

1




18

U16

Схема интегрална CD74HC/HCT21

1




11. Използвана литература

1.Цифрова схемотехника – проф.Г.Михов – ТУ-София.



2.Кратък справочник по цифрови интегрални схеми –К.Конов

3.Каталожни данни от www.alldatasheet.com
Каталог: Home -> Emo -> СЕМЕСТЪР%205 -> ЦСхТ -> курсова%20ЦСхТ -> примерни%20курсови -> CSHkursova
CSHkursova -> Задача по цифрова схемотехника управление на матрична индикация Изготвил : Станислав Стоилов Проверил : доц. Якимов
курсова%20ЦСхТ -> Курсова задача по Цифрова схемотехника Тема: Динамична индикация Изходни данни: Брой разряди 7 Индикатори с общ анод Проектирал: Ръководител
курсова%20ЦСхТ -> IF=1mA; напрежение в права посока U
ЦСхТ -> 19. Формирователи
ЦСхТ -> Базова матрична логика- gal
курсова%20ЦСхТ -> Генератор на случайни числа
курсова%20ЦСхТ -> Генератор на случайни числа(зарове за табла)
курсова%20ЦСхТ -> Електронен оборотомер


Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2020
отнасят до администрацията

    Начална страница