Модель бегущей строки в электронной лаборатории

УДК 621.3

Модель бегущей строки в электронной лаборатории

Плехов А.В., Шмыгун Е.Я.

Научный руководитель Бладыко Ю. В., к.т.н., доцент

Постановка задачи. Создание бегущей строки в Electronics Workbench: на шести индикаторах должна бежать надпись «106224».

Прежде всего, определим количество состояний бегущей строки.

Состояния индикаторов бегущей строки

					1
				1	0
			1	0	6
		1	0	6	2
	1	0	6	2	2
1	0	6	2	2	4
0	6	2	2	4
6	2	2	4
2	2	4
2	4
4

Как видно, всего существует 12 состояний бегущей строки. Поэтому необходимы 4 входных сигнала (3 входных сигнала дают максимально 8 состояний, а 4 входных сигнала – 16 состояний). «Переключение состояний» в Electronics Workbench можно осуществить с помощью Word Generator. Он включается в режиме счетчика (Pattern… → up counter).

Таблица истинности для первого индикатора

Символ	Входы				Выходы
	X3	X2	X1	X0	F0	F1	F2	F3	F4	F5	F6
1	0	0	0	0	0	1	1	0	0	0	0
0	0	0	0	1	1	1	1	1	1	1	0
6	0	0	1	0	1	0	1	1	1	1	1
2	0	0	1	1	1	1	0	1	1	0	1
2	0	1	0	0	1	1	0	1	1	0	1
4	0	1	0	1	0	1	1	0	0	1	1
	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0	0
	0	1	1	1	0	0	0	0	0	0	0
	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
	1	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
	1	0	1	0	0	0	0	0	0	0	0
	1	0	1	1	0	0	0	0	0	0	0

Запишем логические функции для каждого выхода и преобразуем их согласно торжествам и законам алгебры логики.

Реализация в Electronics Workbench показана на рис. 1.

а)      б)

Рис.1. Бегущая строка: а) реализация логических функций; б) подсхема

Чтобы не загромождать схему бегущей строки, приведенная реализация логических функций объединена в подсхему (рис. 1).

Аналогичным образом можно составить таблицы истинности и логические функции для других индикаторов. Но это будет не самое рациональное решение. Легко заметить, что индикаторы показывают одни и те же значения, но с определенной задержкой. Так, к примеру, второй индикатор показывает предыдущее значение первого индикатора. Значит, если входными сигналами для второго индикатора будут предыдущие входные сигналы первого индикатора, то для второго индикатора можно использовать ту же таблицу истинности, что и для первого.

Заметим особенность сложения чисел в двоичной системе координат:

Т. о. для реализации описанной выше идеи необходимо сложить входные сигналы с числом 1111₂.

Реализация в Electronics Workbench показана на рис. 2.

  а)      б)

Рис.2. Сложение: а) реализация; б) подсхема

Аналогично поступаем и с последующими индикаторами.

Рис.3. Схема бегущей строки №1

Данная схема работает только в профессиональной версии Electronics Workbench 5.12.

УДК 621.3

Упрощенные модели бегущей строки в электронной лаборатории

Плехов А.В., Шмыгун Е.Я.

Научный руководитель Бладыко Ю. В., к.т.н., доцент

Бегущая строка №1 имеет недостаток: для каждого индикатора обрабатываются его входные сигналы и, следовательно, схема получилась большой. Она работает только в профессиональной версии Electronics Workbench 5.12. Можно значительно уменьшить схему, работая со значениями первого индикатора, а не с входными сигналами.

Значение на первом индикаторе горит 1 секунду (время зависит от частоты, поставленной в Word Generator). А в конце секунды нужно «скопировать» значения первого индикатора второму. Для этого воспользуемся DC-триггерами:

а)      б)

Рис.1. Блок триггеров: а) реализация; б) подсхема

Частота прямоугольного сигнала, генерируемого в Function Generator, равна 1 Гц.

Упрощенная схема показана на рис. 2.:

Рис.2. Схема бегущей строки №2

Данная схема уже работает как в профессиональной версии Electronics Workbench, так и в любительской, что подтверждает то, что схема действительно стала проще.

Альтернативный вариант. Выходные сигналы это строго определенные числа (т.е. не возможны различные символы в бегущей строке, кроме 106224). Следовательно, информацию о них можно записать в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (рис. 3).

а)    б)

Рис.3. Постоянное запоминающее устройство: а) реализация; б) узел ПЗУ

Принцип работы. Допустим на индикатор нужно подать единицу. Подводим напряжение к входу 1, тогда только на выходах F₁ и F₂ появится высокий потенциал и, следовательно, на индикаторе будет единица. Если напряжение не будет подведено ни к одному входу, то, очевидно, на выходе не будет ни одного высокого потенциала и индикатор ничего не покажет.

На рис. 4 показана схема альтернативного варианта бегущей строки.

Рис.4. Схема бегущей строки №3

На базе бегущей строки №3 можно сделать универсальную бегущую строку, т.е. содержание бегущей строки задается пользователем произвольно. Для этого вместо ПЗУ используем схему программируемого запоминающего устройства (рис. 5)

а) б)

Рис.5. Программируемое запоминающее устройство: а) реализация; б) узел

У узлов появился один вход. На эти входы для нужных узлов нужно подавать высокое напряжение, тем самым, задавая универсальную бегущую строку.

В схеме универсальной бегущей строки ее содержание задается пользователем произвольно.