Проектирование цифрового устройства. Разработка принципиальной схемы устройства, страница 7

	x	x	1	x		x	x	1	x		x	x	1	x
	0	1	0	1		0	1	0	0		0	0	1	0
	1	x	x	x		0	x	x	x		1	x	x	x
	1	1	1	0		0	1	1	0		1	1	1	0
	d = x1x2 + x1x3 + + x1x4 + x2x3x4 + + x2x3x4					e = x1x2 + x3x4 + + x1x4					f = x3x4 + x1x3

	x	x	0	x
	0	1	1	1
	1	x	x	x
	1	1	1	0

g = x₂x₄ + x₂x₃ + x_1!x₃ +x₁x₄

Получим эти выражения в базисе И-НЕ, для чего возьмем над ними два отрицания и раскроем одно из них по правилу де Моргана.

a =

b =

c =

d =

e =

f =

g =

В схеме кодопреобразователя можно использовать следующие микросхемы:

2И-НЕ:        К155ЛА3    t_зад = 22 нс

3И-НЕ:        К155ЛА4    t_зад = 22 нс

В качестве элементов, выходы которых подключаются к сегментам индикатора нужно использовать элементы с открытым коллектором, для обеспечения необходимой величины тока.

2И-НЕ:        К155ЛА8    t_зад = 45 нс

3И-НЕ:        К155ЛА10  t_зад = 45 нс

Максимальное время задержки прохождения сигнала от входа к выходу составляет:

.

В качестве индикатора используется семисегментный цифровой индикатор АЛС324А со следующими параметрами:

·  Постоянное напряжение                          не более 2,5 В

·  Обратное напряжение                                        5 В

·  Постоянный прямой ток                                    25 мА

4.1.5. Разработка регистров.

Регистр предназначен для преобразования параллельного кода в последовательный. Для этого лучше всего применить параллельно-последовательный регистр сдвига. Прием данных осуществляется по окончанию измерения, а выдача в устройство обработки производится с заданной скоростью (частотой сигналов сдвига). В качестве регистра лучше всего применить стандартный регистр сдвига с параллельной записью данных. Выбираю микросхему К155ИР1 – четырехразрядный сдвиговый регистр.

Рисунок 11. Сдвиговый регистр К155ИР1.

Вход разрешения параллельной загрузки !PEслужит для выбора режима работы регистра. Если на вход !PE дается напряжение высокого уровня, разрешается работа тактовому входу С2. В момент прихода на этот вход отрицательного перепада тактового импульса в регистр загружаются данные с параллельных входов D0 - D3.

Если на вход !PEподано напряжение низкого уровня то разрешается работа тактовому входу С1. Отрицательные фронты последовательности тактовых импульсов сдвигают данные от последовательного входа SI на выход Q0, затем на Q1,Q2,Q3, т.е. вправо.

Для построения 12 разрядного регистра сдвига необходимо соединить 3 регистра последовательно, причем выход Q3 предыдущего регистра соединяется со входом SI последующего. Схема такого регистра приведена на рис. 12.

Рисунок 12. Регистр сдвига.

4.1.6. Разработка схемы управления.

Схема управления необходима для согласования отдельных узлов данного девайса.

На рис. 13 приведены временные диаграммы работы измерителя для одного цикла измерения.

Схема управления должна выполнять следующие операции:

·  При поступлении данных со счетчиков на регистры необходимо сначала занести их в регистр, а затем, подавая тактовые импульсы на регистры, произвести преобразование параллельного кода в последовательный с дальнейшей передачей в устройство преобразования.

·  При передаче данных от регистров в линию передачи отсчитать 12 тактовых импульсов после чего прекратить передачу (т.е. передать слово из 12-ти разрядов последовательного кода).

Следовательно в составе схемы управления должны присутствовать счетчик (для счета до 12) и электронный ключ (на логическом элементе или триггере). В состав также может входить элемент задержки импульса для согласования по времени переключения логических элементов.