Разработкаь и изготовление делителя частоты на 5. Назначение устройства. Конструкторская часть

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ

                                               ТЕХНИКУМ»

Специальность: 2-53.01.31

«Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в АП»

Группа ТОС-31

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

КП.9857.00.00.000.ПЗ

Руководитель проекта                                                       Л.Ю.

Гомель 2006

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ

                                               ТЕХНИКУМ»

Специальность: 2-53.01.31

«Техническое обслуживание технологического оборудования и средств робототехники в АП»

Группа ТОС-31

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: Электронные системы программного управления в автоматизированном производстве.

по теме: Разработать и изготовить делитель частоты на 5

КП.ЭСПУ в АП.9857.00

Ю.

Руководитель проекта                                                            

Гомель 2006

Содержание курсового проекта:

Введение.

1.  Общая часть.

1.1.  Назначение устройства.

2.  Конструкторская часть.

2.1.  Разработка и описание структурной схемы устройства.

2.2.  Выбор и анализ элементной базы.

2.3.  Разработка и описание принципиальной схемы устройства.

2.4.  Анализ принципиальной схемы устройства с помощью прикладных программ.

2.5.  Расчёт быстродействия и потребляемой мощности.

2.6.  Расчёт надёжности.

3.  Технологическая часть.

3.1.  Разработка печатной платы устройства.

3.2.  Изготовление устройства.

4.  Охрана труда и техника безопасности. Техника безопасности при пайке. Защитное заземление.

Заключение.

Литература.

Приложения.

Введение

На протяжении всего курса обучения мы изучали различные дисциплины, такие как: основы электронной теории, теоретические основы электротехники, основы цифровой техники, электронные системы программного управления в автоматизированном производстве. Последний из предметов имеет важное значение во всём курсе, так как он объединяет в себе все вышеприведённые дисциплины. Предмет изучает системы программного управления, входящие в них блоки и модули, состоящие из различных электронных элементов, а также взаимосвязь этих блоков и системы  со станком. Без знаний полученных по этой дисциплине невозможно разобраться в работе системы числового программного управления, а также не возможно её починить. По завершению предмета итоговым этапом его изучения становится курсовая работа. Цель данной работы – обобщить и применить полученные ранее знания по изучаемым предметам, а также научиться самостоятельно пользоваться справочником, разрабатывать структурные, принципиальные и изготовлять печатные платы. Все предметы в целом дают нам представление о том, как и с помощью каких ресурсов можно реализовать задание курсовой работы. Все полученные знания дают нам возможность без особых на то усилий выполнить поставленную задачу, а именно - изготовить работающее устройство.

1. Общая часть

1.1. Назначение устройства

Тема курсовой работы, полученной мною, звучит как: делитель частоты на 5. Делители частоты нужны для уменьшения заданной частоты в определённое число раз (в данном случае в 5 раз). Это нужно, например, если частота заданного сигнала превышает частоту, требуемую для работы подключаемого устройства. Сущность деления заключается в том, что если подавать на вход делителя сигнал определённой частоты, то на выходе его мы получим сигнал уже более длительный чем входной. Деление частоты можно достичь различными способами, и с помощью различных схем. Например, деление на основе сдвигающего регистра, или с помощью счётчиков-делителей.

2. Конструкторская часть

2.1. Разработка и описание структурной схемы устройства

Структурная схема – это схема, определяющая основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязь. Структурная схема используется для общего ознакомления с изделием. Схема делителя частоты на 5 состоит из трёх блоков: генератора импульсов, делителя частоты и блока выводов под осциллограф. Генератор импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы для делителя  с заданной последовательностью. Делитель частоты получает входную последовательность от генератора импульсов и преобразует их частоту, увеличивая длительность в 5 раз. Блок выводов под осциллограф служит для контроля входного и выходного сигналов на устройстве.

Рис.1 Структурная схема делителя частоты.

2.2. Выбор и анализ элементной базы

Элементная база выбирается в соответствии со структурной схемой делителя частоты и условием курсового проекта. Задаваясь условием курсового проекта, мы можем использовать микросхемы 155 серии. Эта серия имеет напряжение питания +5В, уровень логического нуля - +0,4В, уровень логической единицы - +2,4В.

В качестве генератора прямоугольных импульсов подойдёт микросхема на логических элементах К155ЛА3(зарубежный аналог – МС 7400), состоящая из четырёх логических элементов И-НЕ. Микросхема выпускается в корпусе DIP14. Ножка питания – 14, общая ножка – 7.

Рис.2 Условное графическое обозначение МС 155ЛА3.

Технические характеристики микросхемы К155ЛА3:

Напряжение логического нуля - +0,4В

Напряжение логической единицы - +2,4В

Входной ток логического нуля - -1,6мА

Входной ток логической единицы – +0,04мА

Выходной ток - не более +16мА

Время задержки распространения с 1 на 0 – не более 15нс

Время задержки распространения с 0 на 1 – не более 22нс

Ток потребления при логической 1 – 8мА

Ток потребления при логическом 0 – 12мА

В качестве делителя частоты подойдёт микросхема К155ИЕ2(зарубежный аналог - МС 7490). Также как и микросхема ЛА3, ИЕ2 выполнена на 155 серии, что даёт нам право говорить что они одинаково питаются от источника питания +5В и потребляют одинаковые напряжения для логического нуля и логической единицы: +0,4В и +2,4В, соответственно. К155ИЕ2 также выполнена в корпусе DIP14, следовательно и размеры ножек и расстояния между ними одинаковые. Ножка питания – 5, общая ножка – 10.

Рис.3 Условное графическое обозначение МС 155ИЕ2.

Технические характеристики микросхемы К155ИЕ2:

Напряжение логического нуля - +0,4В

Напряжение логической единицы - +2,4В

Входной ток логического нуля - -1,6…-3,2мА

Входной ток логической единицы – +0,04…0,16мА

Потребляемый ток - не более +53мА

Время задержки распространения с 1 на 0 – не более 50нс

Время задержки распространения с 0 на 1 – не более 48нс

Обе микросхемы имеют одинаковый корпус DIP14 с отличием