Проектирование цифрового устройства. Разработка принципиальной схемы устройства, страница 2

Литература..................................................................................................


  ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время жизнь без электронной аппаратуры представить себе невозможно. И с каждым десятилетием микроэлектроника завоевывает больше и больше «места» под солнцем. Использование микропроцессоров и микроЭВМ в составе промышленного оборудования обеспечивает снижение на порядок их стоимости по сравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции, реализующих различные функции. Одновременно достигается резкое уменьшение массы и габаритных размеров, а также энергопотребления систем. Переход на новую элементную базу повышает технологичность и воспроизводимость систем промышленной автоматики, резко расширяет экономически доступную сферу их применения.

Однако, несмотря на широкие возможности применения  цифровых систем, темпы их внедрения в инженерные разработки все еще недостаточно высоки, особенно передовых образцов. Это прежде всего объясняется отсутствием необходимой для разработчиков информации и практических  рекомендаций по разработке микропроцессорных систем.

Вместе с тем, в последние годы прослеживается тенденция стандартизации систем команд и интерфейсов микроЭВМ и микропроцессоров, что обеспечивает преемственность разработок, взаимозаменяемость компьютеров и совместимость их программного обеспечения.

Научно-технический прогресс, определяющий научный подъем производства, в значительной степени обусловлен широким внедрением достижений радиоэлектроники во все отрасли народного хозяйства.

Прогресс в области вычислительной техники и электроники связан с достижениями микроэлектроники в создании БИС и СБИС. Появление микропроцессорных БИС позволило из-за их дешевизны, малых габаритов и массы, потребляемой мощности и свойства программирования функций решить проблему разработки сравнительно малого числа БИС и СБИС для универсального применения, внедрить вычислительную технику в те области, в которых она до этих пор не использовалась.


1 Структурная схема устройства

Структурная схема устройства для подсчета длительности положительных импульсов представлена на рисунке 1. Если устройство для подсчета, то нужен счетчик, а если есть счетчик, то нужно его запустить. Для этого необходимо устройство запуска счетчика (УЗС), которое обеспечивает выделение паузы между импульсами и надежное включение/выключение счетного устройства, а также установку в нулевое состояние счетчика, который иначе называется счетное устройство (СУ) - служит для подсчета импульсов, идущих от генератора и выработки сигнала ошибки. Чтобы вывести эту информацию необходимо устройство вывода информации (УВИ), которое предназначено для хранения и вывода информации на цифровой десятичный индикатор. Генератор обеспечивает генерированиепрямоугольных импульсов заданной частоты

 


Рисунок 1 - Структурная схема устройства.


3. Разработка функциональной схемы устройства.

Рисунок 2. Функциональная схема устройства.

Устройство запуска счетчика состоит из следующих элементов: ЖМВ1, ЖМВ2, триггер.

ЖМВ1 (ждущий мультивибратор № 1) предназначен для выделения заднего фронта импульса и переключает триггер в нулевое состояние.

ЖМВ2 (ждущий мультивибратор № 2) предназначен для выделения переднего фронта импульса и переключает триггер в единичное состояние, вырабатывает сигнал установки счетчика в «0».

Оба мультивибратора вырабатывают импульсы определенной длительности, необходимые для надежного переключения триггера.

Триггер переключается в то или иное устойчивое состояние, тем самым обеспечивает надежный пуск счетчика.

Счетное устройство состоит из логического элемента AND и счетчика.

На выходе логического элемента И появляется единица (счетный импульс), если на его входе присутствуют единицы (т.е. триггер находится единичное состояние и с генератора пришел тактовый импульс).

Счетчик обеспечивает подсчет импульсов.

Устройство вывода информации состоит из регистра памяти, дешифратора и семисегментных индикаторов. При работе счетчика в режиме подсчета импульсов входы регистра памяти отключены. На его выходе находится результат предыдущего подсчета или ноль.