Синтез и применение демультиплексоров в вычислительной технике - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Синтез и применение демультиплексоров в вычислительной технике

Определение и назначение демультиплексора. Структурная схема системы управления внешними электроприборами. Демультиплексор на базе дешифратора. Расчет транзисторного ключа. Увеличение быстродействия ключа с диодом Шоттки. Максимальный ток коллектора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Муниципальное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
На рисунке 1.1.1 показано символическое изображение демультиплексора с четырьмя выходами. Функционирование этого демультиплексора определяется таблицей 1.1.2.
Рисунок 1.1.1. УГО демультиплексора.
Таблица 1.1.2 Таблица истинности демультиплексора.
Логические выражения для каждого из выходов можно представить в виде:
Исходя из этих выражений составим логическую схему демультиплексора (рисунок 1.1.3):
Рисунок 1.1.3. Логическая схема демультиплексора.
Демультиплексоры в виде самостоятельных ИС не изготавливаются, т.к. их функции могут выполняться дешифратором, имеющим хотя бы один вход разрешения, который используется как информационный вход. Реализация такого демультиплексора показана на рисунке 1.1.4.
Рисунок 1.1.4. Демультиплексор на базе дешифратора.
При необходимости иметь большое число выходов может быть построено демультиплексорное дерево. На рисунке 1.1.5 показано такое дерево, построенное на демультиплексорах с четырьмя выходами. Демультиплексор первого уровня подключает вход D к определенному демультиплексору второго уровня. Демультиплексоры второго уровня выбирают нужный выход, куда и передается сигнал с входа D.
Рисунок 1.1.5. Демультиплексорное дерево.
Использование демультиплексора может существенно упростить построение логического устройства, имеющего несколько выходов, на которых формируются различные логические функции одних и тех же переменных.
Глава II . Разработка устройства на базе демультиплексоров
2.1 Разработка и описание структурной схемы устройства
В конечном виде устройство должно выполнять функцию включения и выключения электрических узлов по выбору пользователя. Для реализации схемы необходимы следующее основные элементы:
1. Блоки исполнения - осуществляют подачу электропитания
2. Коммутатор К1 - для включения блоков исполнения
3. Коммутатор К2 - для выключения блоков исполнения
4. Коммутатор К3 - для контроля операций включения / выключения
5. Адресный дешифратор К0 - для управления коммутаторами К1, К2 и К3
6. Буферная микросхема - для защиты LPT порта.
Структурная схема устройства управления вешними электроприборами представлена на рисунке 2.1.1. Схема состоит из 16 блоков исполнения и схемы управления этими блоками.
Принцип работы схемы состоит в следующем: шину данных LPT порта (8 бит) делим, условно, на две полосы (2 полуслова по 4 бит каждое). Первое полуслово у нас отвечает за выбор "исполнительного устройства", которому адресовано второе полуслово. Для простоты понимания - будем именовать одно полуслово (4 проводника) шиной адреса, а второе - шиной данных. На данной схеме у нас всего лишь 3 исполнительных коммутатора которые коммутируют те самые 24 = 16 исполнительных узлов. Один исполнительный коммутатор К1 отвечает за включение того или иного "исполнительного узла". Второй коммутатор К2 отвечает за выключение узлов. Третий коммутатор К3 отвечает за опрос состояния узлов (проверка включено/выключено). За выбор того или иного коммутатора отвечает адресный дешифратор К0. На шину адреса мы посылаем соответственно 0, 1 или 2 (0000, 0001, или 0010) для выбора одного из исполнительных коммутаторов. Адресный дешифратор К0 согласно полученных данных включает К1, К2 или К3. Причем при выборе первого (К1) или второго (К2) коммутатора также активизируется третий (К3) - для контроля над выполнением операции включения/выключения. Третий же можно также включать независимо для проверки состояния того или иного исполнительного узла.
Если есть необходимость подключить еще 16 блоков исполнения то можно доукомплектовать схему по аналогии еще 3 исполнительными коммутаторами и исполнительными узлами заняв еще 3 линии "адресного дешифратора", и таких расширений можно добавлять, пока не закончатся свободные выходы дешифратора адреса, а при необходимости задействовать доп. выходы LPT порта.
Структурная схема устройства управления вешними электроприборами
2.2 Обоснование выбора элементной базы
Коммутаторы К1, К2 и К0 представлены в виде микросхемы К155ИД3 (УГО рисунок 2.2.1) - дешифратор/демультиплексор 4:16. У этой микросхемы есть 4 линии входа (линии А1-A2-A4-А8, нумерация по степеням двойки 20 - 21 - 22 - 23) и 16 линий выходов (D0-D15). На входы подаем в двоичный код (от 0х0 до 0хF), а микросхема, на соответствующему этому коду выводе, "засветит" потенциал -5В. Например, 0000 = 0х0 = вывод D0 (ножка №1) или 1011 = 0хB = D11 (ножка №13). Питание на микросхему подается на ножку №12 "-5В" на ножку №24 "+5В". Входы W0,W1 микросхемы разрешают "выход": если на этих выходах отсутствует потенциал "-5В", то не зависимо от состояния входов А1-А8 - не один из выходов D0-D15 не будет включен.
Рисунок. 2.2.1. Дешифратор/демультиплексор К155ИД3
В качестве коммутатора К3 (контроль на операциями включено/выключено) взята микросхема - мультиплексор К155КП1 (УГО рисунок 2.2.2)
Рисунок 2.2.2. Микросхема - мультиплексор К155КП1
У этой микросхемы 16 входов состояния C0-C15, 4 адресных входа A1-A8, вход разрешающий работу микросхемы Е и один выход Q, индицирующий состояние той или иной линии С0-С15. На адресные входы А0..А8 подается номер входа в двоичном виде (от 0х0 (0000) до 0хF (1111)), а микросхема согласно этому коду опрашивает один из входов С0...С15 и на выходе устанавливает (или сбрасывает) потенциал "-5В"
Для защиты LPT порта введена буферная микросхема К1533АП6 (УГО рисунок 2.2.3)
Рисунок 2.2.3. Буферная микросхема К1533АП6
У этой микросхемы есть "входы" А0-А7 и "выходы" В0-В7. Слова "входы" и "выходы" взяты в кавычки, т.к. эта микросхема двунаправленная, и, в зависимости от входа Е, определяется, в каком направлении будет происходить передача данных: если на выходе Е отсутствует потенциал
"-5В" то "информация" (состояние линий) будет передаваться от А0-А7 к В0-В7 соответственно. Если же на входе Е присутствует "-5В" то "информация" будет передаваться от В0-В7 к А0-А7 соответственно. Если на входе С микросхемы отсутствует "-5В" то входы А и В изолированы и информация не будет передаваться, не зависимо от состояния входа Е.
Элементы, которые будут использоваться в исполнительных блоках:
1) «Гасящий» конденсатор С1 предназначен для «гашения» искры, возникающей при включении реле. Необходимо выбрать конденсатор с запасом, а т.к. напряжение в сети 220В то нам подойдет конденсатор 0,5 мкФ*300В.
2) Транзистор VT1 КТ315Г в режиме ключа
3) Диод VD1 Д226Д (или любой импульсный). Диод будет шунтировать реле для скорейшего и стабильного срабатывания.
4) Ограничивающий резистор R1 3.1кОм (выбор описан в расчетной части работы)
5) Микросхема К555ТР2 (УГО рисунок 2.2.4). У микросхемы будет задействован только один из блоков триггеров.
6) Реле РЭС22 (исполнение РФ4.523.023-07). Зачехленное, двухпозиционное, одностабильное реле постоянного тока РЭС22 предназначено для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока частотой 50-1000 Гц.
2.3 Разработка и описание электрической принципиальной схемы
На рисунке 2.3.1 представлена принципиальная электрическая схема блока исполнения. Схема состоит следующим образом: Микросхема К555ТР2 (используется в качестве RS триггера) подключается через ограничивающий резистор R1 к транзистору VT1, который работает в режиме ключа. Транзистор VT1 подключается к реле параллельно с диодом VD1. Разъем А1 подключается в разрыв цепи питания потребителя. Между разъемом А1 и реле ставим конденсатор С1 для «гашения» искры.
Рисунок 2.3.1 Принципиальная электрическая схема блока исполнения
Принцип работы схемы: в нормальном состоянии на выходе триггера мы имеем -5В, через ограничивающий резистор это напряжение работает "запорным" для транзистора VT1. После того как мы кратковременно подадим импульс отрицательной полярности (-5В) на вход №1 схемы (на вход R триггера), триггер переключится, и на выходе триггера получим положительный потенциал (+5В), который и откроет транзистор. В свою очередь транзистор включит реле К1. Если мы кратковременно подадим отрицательный импульс (-5В) на вход схемы №2 (на вход S триггера), то мы переключим триггер, на выходе которого получим отрицательное напряжение, которое закроет транзистор и тем самым выключит реле. Выход схемы №3 служит для "считывания" состояния схемы. Если на выходе №3 присутствует отрицательный потенциал (-5В) то схема "выключена", иначе - "включена".
Электрическая принципиальная схема устройства управления вешними электроприборами (Рисунок 2.3.2) должна содержать 3 микросхемы К155ИД3 (коммутаторы К1, К2, К0), одну микросхему К155КП1 (коммутатор К3), буферная микросхему К1533АП6, диоды VD1-VD2 которые будут установлены в цепь выбора коммутатора К0 для того, чтобы при выборе К1 или К2 также включался и К3 - это позволит параллельно переключать тот или иной блок исполнения и отслеживать его состояние ("включился/выключился").
Алгоритм работы схемы следующий: в порт LPT по смещению управляющих выводов (базовый адрес + 2) записываем значение равное 0 (0000), это активирует сигнал "-5В" на выходе порта №1. Что разрешит передачу данных с линий данных LPT порта D0-D7 через микросхему с линий А0-А7 к выходам В0-В7 и далее на входы адресного дешифратора и в зависимости от состояния адресного дешифратора DD2 на вход одной из микросхем DD3-DD5. В зависимости от поданного на эти микросхемы кода будет включен или выключен или опрошен тот или иной исполнительный узел. При опросе узла, его состояние следует считывать из «регистра состояния» LPT порта по первому смещению (базовый адрес + 1). Состояние выбранного блока исполнения будет соответствовать состоянию бита №3 (линии 0-1 зарезервированы, линия 2 - программный флаг прерывания, 3 - линия error) в слове считанном из регистра состояния LPT порта.
Транзисторный ключ выполняет функцию электронного коммутатора электрической цепи. Он строятся на биполярных и полевых транзисторах по схемам с общим эмиттером.
Расчёт ключей производится с целью обеспечения статического и динамического режимов, при которых в заданном диапазоне происходит надёжное включение и выключение транзистора с требуемым быстродействием.
Принцип работы транзисторного ключа состоит в следующем: При отсутствии входного сигнала управления транзистор VT1 закрыт. Ток в цепи базы , ток коллектора , а напряжение между коллектором и эмиттером равно напряжению источника питания , где статический коэффициент передачи тока базы транзистора VT1.
При наличии сигнала управления , уровень которого превышает статический потенциал открытого перехода эмиттер-база , транзистор VT1 входит в режим насыщения - потенциал коллектора стремится к остаточному напряжению , коллекторный ток нагрузки (у биполярных транзисторов ; для кремниевых транзисторов ).
Таким образом, потенциалы и находятся в противофазе: соответствует сигналу логического «0», соответствует сигналу логической «1».
Для исключения глубокого насыщения транзистора коллекторный переход шунтируют диодом Шоттки, имеющим малое время переключения, низкое напряжение отпирания (0.2-0.3 В) и малое сопротивление в открытом состоянии.
Когда транзистор открыт и находится в активном режиме, напряжение коллектор-база положительно (Uкб >0 ), и к диоду приложено обратное напряжение. С ростом коллекторного тока напряжение на коллекторном переходе уменьшается и диод открывается. Последующее увеличение тока базы приводит к увеличению тока через диод. Поскольку напряжение отпирания диода Шоттки меньше напряжения отпирания коллекторного перехода, последний остается закрытым и накопление неосновных носителей в базе транзистора не происходит.
Таким образом, увеличение быстродействия ключа с диодом Шоттки происходит в основном за счет уменьшения времени рассасывания избыточного заряда при выключении. Выходное напряжение такого ключа в открытом состоянии больше, чем напряжение транзистора в режиме насыщения.
Для расчета ключа необходимо выбрать транзистор так, чтобы его максимальный ток коллектора должен быть больше тока питания реле, а максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор - больше напряжения источника питания (которое должно соответствовать рабочему напряжению реле). Питание данной схемы от 5 до 25В. Выбираем транзистор и реле так, что бы удовлетворить эти условия.
Максимальный ток коллектора IК, max , мА=100
Максимальное напряжение эмиттер-коллектор UКЭR max (UКЭ0 max), В=35
Минимальный обеспечиваемый коэффициент передачи тока h21Э=50
2. Реле РЭС22 (исполнение РФ4.523.023-07):
Рассчитаем минимальный требуемый базы разделив ток срабатывания реле на коэффициент передачи тока транзистора:
Поскольку управление цифровое +5В, то значит нужно выбрать порог устойчивого включения схемы. Для цифровых схем это обычно 5В / 2 = 2.5В.
Зная это рассчитаем R1 по закону Ома, не забывая учесть падение 0.7В на переходе база-эмиттер.
R1 = (2.5 В - 0.7 В) / 0.0004 А = 4500 Ом = 4.5 кОм. Необходимо добавить 30% на надежность. R1 = 4.5 кОм * (1 - 0.3) = 3.15 кОм. Получили R1 = 3.15 кОм. Выбираем ближайшее значение по справочнику - R1=3.1кОм
демультиплексор управление электроприбор дешифратор
В ходе данной работы был детально изучен демультиплексор, его графическое обозначении в электрических цепях, принцип работы, способы его реализации на логически элементах и на базе дешифратора. Было построено и рассмотрено демультиплексорное дерево и принцип его построения.
В качестве примера использования демультиплексора была рассмотрена система управления внешними электроприборами, принцип работы которой был представлен в структурной схеме.
Для построения электрической принципиальной схемы была выбрана и рассмотрена элементная база, каждый элемент которой был описан более подробно.
Конечная схема системы управления внешними электроприборами реализует все предъявленные к ней требования.
1. Жаворонков М.А. Электротехника и электроника. - М.: Академия, 2005. - 400 с.
2. Новиков Ю.Н. Электротехника и электроника. - СПб.: Питер, 2005. - 384 с.: ил.
3. Схемотехника электронных систем / Под ред. В.И. Бойко. - СПб.: БХВ- Петербург, 2004. - 496 с.
1. Касаткин А.С. Курс электротехники. - М.: Высшая школа, 2005. - 542 с.: ил.
2. Миловзоров О.В. Электроника. - М.: Высшая школа, 2005. - 288 с.: ил.
3. Стешенко В.Б. P-CAD. Технология проектирования печатных плат. - СПб.: Питер, 2005. - 720 с.: ил.
4. Хамахер К. Организация ЭВМ. - СПб.: Питер, 2003. - 848 с.: ил.
5. Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем. - СПб.: Питер, 2006. - 668 с.:
Модернизация существующей системы управления и контроля на современной электронной базе. Расчет транзисторного ключа на выходе сигнала из шифратора. Вспомогательная матрица Карно для схемы дешифратора. Методика проектирования кодопреобразователя. курсовая работа [595,7 K], добавлен 05.02.2013
Описание конструкции, структурной и принципиальной схемы пробника-индикатора. Расчет транзисторного ключа. Организация рабочего места для изготовления изделия. Требования охраны труда перед началом и во время работы. Алгоритм поиска неисправностей. курсовая работа [403,8 K], добавлен 28.10.2011
Электронные ключи. Насыщенный транзисторный ключ на биполярном транзисторе. Статические, динамические характеристики электронного ключа. Способы увеличения быстродействия ключа на биполярном транзисторе. Серии логических элементов. Схемотехника РТЛ. реферат [368,9 K], добавлен 23.12.2008
Теория электрических и магнитных явлений и теоретические основы электротехники. Структурная схема и расчет выпрямителя. Однополупериодный выпрямитель с различными фильтрами. Расчет транзисторного усилительного каскада. Выбор типа биполярного транзистора. курсовая работа [398,5 K], добавлен 10.04.2009
Определение основных параметров и построение характеристик демультиплексора с помощью САПР MicroCap 9. Разработка принципиальной и функциональной микросхем основного вентиля на основе эмиттерно-связанной логики. Анализ динамического режима работы схемы. контрольная работа [1,1 M], добавлен 20.10.2012
Синтез дискретного устройства, его структурная схема. Расчет дешифратора и индикаторов, их проектирование. Карты Карно. Синтез счетной схемы. Делитель частоты. Проектирование конечного автомата и его описание. Анализ сигналов и минимизация автомата. курсовая работа [217,8 K], добавлен 21.02.2009
Обобщенная схема конечного цифрового автомата. Структурная и каскадная схема мультиплексора. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата. Схема разработанного цифрового устройства. Синтез дешифратора автомата. Выбор серии микросхем. контрольная работа [279,1 K], добавлен 07.01.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Синтез и применение демультиплексоров в вычислительной технике курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Судебная Практика Характеристика
Доклад по теме Анемия беременных
Курсовая работа по теме Разработка прикладной программы на основе архитектуры 'клиент – сервер'
Реферат На Тему Возможности Использования Мобильного Банкинга На Российском Рынке Финансовых Услуг
Дипломная работа по теме Аренда основных средств предприятия металлургической отрасли ОАО 'МГОК'
Реферат по теме История и перспективы развития дактилоскопии в Российской Федерации
Реферат по теме Патриарх Никон как личность и исторический деятель
Реферат: Внешняя политика СССР 1985 - 1991 гг
Автореферат На Тему Ефективність Постачальницько-Збутової Діяльності Сільськогосподарських Підприємств
Доклад: Ирландия - льготы для физических лиц
Сочинение: Гномы в сказке К.С.Льюиса «Хроники Нарнии»
Топик: Characteristics of a corporation
Книга: Складання процесуальних актів у кримінальних справах (Михайленко)
Реферат: Финансовая система России понятие, состав, структура
Курсовая Работа На Тему Денежный Рынок И Его Равновесие
Учебное пособие: Методические указания по выполнению и темы курсовых работ для студентов специальности 5В 050800 «Учет и аудит» Караганда 2022
Курсовая работа по теме Технология выращивания кукурузы на зерно
Физико-географическая характеристика территории г Барнаула
Общие сведения об охране труда
Реферат: Капитализация маркетинга. Скачать бесплатно и без регистрации
Остаточна ліквідація гетьманства та автономії Слобожанщини, Лівобережної України - История и исторические личности презентация
Учет продукции на предприятии - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Система формирования кадрового резерва государственного и муниципального управления - Государство и право реферат