Как правило, в задачах управления необходимо обеспечивать режим реального времени, т.е. за определенный временной цикл контроллер должен обеспечить ввод входных сигналов, обработку и выдачу управляющих сигналов с ИМ.

Для максимальной разгрузки ЦПУ МК содержат таймеры, которые работают независимо от ЦПУ. Количество таймеров в контроллере 2-5.

запуск отдельных подзадач алгоритма управления, через требуемые интервалы времени ∆t, называемые метками реального времени;

формирование выходных управляющих сигналов требуемой длительности;

подсчет внешних импульсов, поступающих в контроллер;

формирование сигнала заданной частоты.

Все эти функции может выполнять и ЦПУ, но это приводило бы к его неэффективному использованию в системе. Ниже рассмотрим оба варианта.

Аппаратная реализация таймера. В основе таймера используется счетчик, в который поступают импульсы от генератора.

Нарис. показан таймер для формирования временного интервала.

ГТИ - генератор тактовых импульсов;

TF – сигнал завершения формирования временного интервала, продолжительность которого определяется частотой ГТИ и разрядностью счетчика.

Сигнал старт обеспечивает разрешение начала работы счетчика. Если счетчик 8-разрядный, то максимальный интервал при частоте ГТИ в 1МГц равен: TF = 1мкс * 2 8 = 256 мкс. Если требуется меньшая длительность, то необходимо вначале в счетчик загрузить константу.

Программная реализация таймера. Программное формирование временной задержки может быть реализовано при использовании любого регистра ЦПУ, например R2:

REP: DJNZ R2, REP ;программный цикл таймера

Временной интервал определяется как: T= 34* T DJNZ . Таким образом, константа 34 и время выполнения DJNZ R 2, REP определяет временной интервал. В этом случае ЦПУ выполняет функцию таймера, так как оно не может выполнять в этот момент другие команды. Рассмотрим пример формирования требуемой длительности импульса 40 мкс при условии, что T DJNZ = 5мкс.

REP: DJNZ R2, REP

Тема 9. Обработка прерываний в контроллере

В качестве сигналов прерывания, поступающих в контроллер прерывания, могут быть сигналы, формируемые модулями, входящими в контроллер (модуль таймера, последовательные и параллельные порты, АЦП и др.) и могут быть внешние сигналы, поступающие в контроллер из устройств, подключенных к нему. Первая группа сигналов называется – внутренними прерываниями, а вторая – внешними. Структурная схема контроллера прерываний приведена на рис.

IR 0 – IR n -1 - сигналы запросов прерываний, IR 0 – имеет высший приоритет;

IRR – регистр запросов прерываний. В этом регистре фиксируются поступившие запросы.

После поступления в КП одного или более запросов IR, КП выделяет самый приоритетный из них. Для назначения приоритетных запросов в КП имеется регистр приоритетов (IP).

IE – регистр разрешения запросов прерывания. Он позволяет временно запрещать поступление одного или более запросов IR. В некоторых контроллерах такие регистры обозначаются MR – маскирование.

После определения запроса с максимальным приоритетом контроллер прерывания формирует в ЦПУ сигнал прерывания INT. После получения сигнала прерывания INT ЦПУ завершает выполнение текущей команды, прерываемой программы и формирует сигнал подтверждения INTA. После получения INTA КП формирует команду вызова подпрограммы Call ADRi (i = 0… (n-1)). После этого она обрабатывается как обычная команда. Выполнение команды Call ADRi в ЦПУ обеспечит обращение соответствующему адресу памяти программ для вызова подпрограммы обработки запроса прерывания.

В базовом микроконтроллере MCS-51 имеется 5 входов запросов прерывания: два внешних (INT0, INT1) поступают через линии порта Р3 и три внутренних прерывания: TF0, TF1(от таймеров/счетчиков) и TI/RI – прерывание от последовательного адаптера.

С точки зрения приоритетов все 5 прерываний могут быть распределены только по двум уровням приоритетов (0 – высший приоритет и 1 – низший приоритет).

Имеется внутренняя схема, которая решает, как должны обрабатываться запросы с одним уровнем приоритета, пришедших одновременно:

Ранжирование приоритетов

Hi INT 0

Low TI/RI

Распределение областей РПП под определенные запросы прерываний показано на рис.

В резидентной памяти программ выделено 5 областей для каждого из 5 прерываний, каждая область - 8 байт для вектора прерывания. Таким образом, первые 43 байта программ имеют специальное назначение.

Подпрограммы обработки прерывания обязательно завершаются командой RETI, в соответствии с которой в программный счетчик из стека загружается адрес ранее сохраненный командой CALL, сохраненной в стеке, для возврата в прерванную программу. Команда RET также возвращает управление прерванной программе, но не снимает при этом блокировку прерываний.

Рис. Распределение прерываний

Различают два основных метода измерения периода и времен­ных интервалов:

осциллографический;

электронно-счетный.

Измерение временных интервалов с помощью осциллографа производится по осциллограмме исследуемого напряжения с ис­пользованием линейной развертки. Из-за значительных погреш­ностей отсчета начала и конца интервала, а также из-за нелиней­ности развертки общая погрешность измерения временных интер­валов составляет единицы процентов. Значительно меньшая по­грешность свойственна специализированным измерителям времен­ных интервалов со спиральной разверткой.

В настоящее время наиболее распространены электронно-счет­ные методы измерения периода и временного интервала. Основными из которых являются:

цифровой метод измерения интервалов времени;

метод интерполяции;

нониусный метод.

Цифровой метод измерения интервалов времени

Принцип измерения периода гармонического сигнала цифровым ме­тодом с помощью цифрового частотомера поясняется рис. 17.1, где приве­дены структурная схема устройства в режиме измерения периода гармо­нического колебания и соответствующие его работе временные диа­граммы.

Измерение интервала времени T x цифровым методом основано на заполнении его импульсами, следующими с образцовым периодом Т о , и подсчете числа М х этих импульсов.

Все элементы устройства и их действие были проанализированы в вопросах, связанных с измерением частоты. Структурный состав генератора опорной частоты при измерении периода рассматривается ниже.

Рис. 3.6.Цифровой метод измерения интервалов времени: а -структурная схема; б -временные диаграммы

Гармонический сигнал, период T x которого требуется измерить, по­сле прохождения входного устройства ВУ (u 1 - выходной сигнал ВУ) и формирователя импульсов Ф2 преобразуется в последовательность ко­ротких импульсов u 2 с аналогичным периодом. В устройстве фор­мирования и управления УФУ из них формируется строб-импульс и з прямоугольной формы и длительностью T x , поступающий на один из входов временного селектора ВС. На второй вход этого селектора по­даются короткие импульсы u 4 с образцовым периодом следования Т о , созданные формирователем Ф1 из колебаний генератора опорной частоты ГОЧ.

Временной селектор ВС пропускает на счетчик СЧ М х счетных импуль­сов u 4 в течение времени T x , равном длительности строб-импульса и з . Измеряемый период T x , как следует из рис. 17.1, б,

T x = М х Т о + Δ t д , (3.6)

где Δ t д = Δ t к – Δ t н - общая погрешность дискретизации; Δ t н и Δ t к - погрешности дискретизации начала и конца периода Т х .

Без учета в формуле (17.1) погрешности Δ t д число импульсов, поступившее на счетчик М х = T x /Т о , а измеряемый период пропорционален М х

T x = М х Т о . (3.7)

Выходной код счетчика СЧ, выдаваемый на цифровое отсчетное уст­ройство ЦОУ, соответствует числу подсчитанных им счетных импульсов М х , а показания ЦОУ - периоду T x , поскольку период следования счет­ных импульсов и 5 выбирается из соотношения Т о = 1 - n , где п - целое число. Так, например, при п = 6 ЦОУ отображает число М х , соот­ветствующее периоду T x , выраженному в мкс.

Погрешность измерения периода T x , как и при измерении частоты, имеет систематическую и случайную составляющие .

Систематическая составляющая зависит от стабильности δ кв образ­цовой частоты ГОЧ (его кварцевого генератора), а случайная опреде­ляется в основном погрешностью дискретизации Δ t д , рассмотренной выше. Максимальное значение этой погрешности удобно учиты­вать через эквивалентное изменение числа счетных импульсов М х на ±1.

При этом максимальная абсолютная погрешность дискретизации может быть определена разностью двух значений периода T x , получаемых по формуле (17.2) при М х ± 1 и М х и равна Δ T x = ± Т о .

Соответствующая мак­симальная относительная погрешность

δ = ±Δ T x /T x = ± 1/М х = ±1/(T x f о ),

где f о = 1/ Т о - значение образцовой частоты генератора ГОЧ.

На погрешность измерения влияют также шумы в каналах форми­рования строб-импульса и 3 и счетных импульсов и 4 (рис. 17.1, а), вно­сящие в их положение временную модуляцию по случайному закону. Однако в реальных приборах с большим отношением сигнал/шум по­грешность измерения за счет влияния шума пренебрежимо мала по срав­нению с погрешностью дискретизации.

Суммарная относительная погрешность измерения периода опре­деляется в процентах по формуле

(3.8)

Из выражения (17.3) следует, что из-за погрешности дискретизации по­грешность измерения периода T x резко увеличивается при его уменьшении.

Повышения точности измерений можно добиться за счет увеличения частоты f о генератора ГОЧ (путем умножения частоты его кварцевого генератора в Ку раз), т.е. за счет увеличения числа счетных импульсов М х. С этой же целью в схему после входного устройства вводят делитель частоты исследуемого сигнала с коэффициентом деления К (на рис. 17.1, а не показан). При этом выполняется измерение К периодов Т х и в К раз уменьшается относительная погрешность дискретизации.

Погрешность дискретизации можно уменьшить и способом из­мерений с многократными наблюдениями . Однако при этом зна­чительно увеличивается время измерений. В связи с этим разработаны методы, уменьшающие погрешность дискретизации с существенно меньшим увеличением времени измерения. К их числу относится: метод интерполяции, нониусный метод.

Различают два основных метода измерения периода и временных интервалов: осциллографический и электронно-счетный.

Измерение временных интервалов с помощью осциллографа производится по осциллограмме исследуемого напряжения с использованием линейной развертки. Из-за значительных погрешностей отсчета начала и конца интервала, а также из-за нелинейности развертки общая погрешность измерения временных интервалов составляет единицы процентов. Значительно меньшая погрешность свойственна специализированным измерителям временных интервалов со спиральной разверткой.

В настоящее время наиболее распространены электронно-счетные методы измерения периода и временного интервала. При измерении весьма малых временных интервалов удобны методы преобразования. На основе этих методов созданы умножители интервала - устройства, позволяющие расширить измеряемый интервал в заданное число раз. Умножители часто используются совместно с электронно-счетными приборами.

10.1 Электронно-счетный измеритель временного интервала

Структурная схема измерителя временного интервала показана на рис. 6.1, . Исследуемые напряжения U x 1 и U x 2 подводят по двум каналам к формирующим устройствам. Когда эти напряжения достигают опорных уровней U 01 и (U 02 , на выходе формирующих устройств возникают короткие импульсы U H и U K , соответствующие началу и концу измеряемого интервала времени Тх. Эти импульсы воздействуют на триггер, выходной импульс которого на время Тх отпирает селектор.

За время действия импульса счетные импульсы с известным периодом T 0 , поступающие с генератора, фиксируются счетчиком.

Их число N пропорционально измеряемому временному интервалу и считывается с отсчетного устройства,

Схема измерителя периода отличается от рассмотренной тем, что импульсы начала и конца интервала, равного периоду повторения исследуемого напряжения, формируются в одном канале, а вторая схема формирования отсутствует.

Период счетных импульсов Т 0 выбирается кратным 10 - k , с, где k - целое число.

Систематиескую составляющую нестабильности счетных импульсов можно уменьшить, периодически корректируя частоту генератора.

Погрешность дискретности, для ее уменьшения следует увеличивать частоту генератора, максимальное значение которой ограничено быстродействием используемого счетчика. В настоящее время лучшие серийно выпускаемые счетчики работают до частот в сотни мегагерц. Погрешность дискретности можно несколько уменьшить, применяя генератор счетных импульсов с ударным возбуждением, запускаемый импульсом UH.

Если прибор предназначен для измерения времени задержки в исследуемом устройстве, то импульс начала интервала можно синхронизировать со счетными импульсами. В состав измерителя временного интервала вводят делитель частоты, запускаемый счетными импульсами. Импульс с выхода -делителя запускает исследуемое устройство. Из-за нестабильности времени.задержки в делителе не удается полностью устранить погрешность начала.

Точность измерений можно значительно повысить, применяя специальные методы, рассмотренные далее.

Если измеряемый интервал повторяется, то погрешность дискретности можно снизить, увеличивая измеряемый интервал в целое число раз или проводя многократные измерения.

10.2 Измерение частоты

Измерение частоты является одной из важнейших задач, решаемых в радиотехнике. Частота может быть измерена с очень высокой точностью, поэтому получили широкое распространение методы измерения различных параметров с предварительным преобразованием их в частоту и измерением последней.

Существуют следующие основные методы измерения частоты; электронно-счетный, заряда и разряда конденсатора, сравнения измеряемой частоты с образцовой, а также с помощью избирательных пассивных цепей.

Электронно-счетный метод заключается в счете числа, периодов неизвестной частоты в течение образцового интервала времени электронным счетчиком, быстродействие которого ограничивает диапазон измеряемых частот 100...500 МГц. Большие частоты приходится преобразовывать, понижая их до указанных пределов. Цифровые измерители частоты позволяют получить относительную погрешность измерения частоты порядка 10 -11 и менее в. диапазоне до сотен гигагерц.

Метод заряда и разряда конденсатора состоит в измерении среднего значения тока заряда или разряда конденсатора, пропорционального частоте измеряемого колебания. Метод пригоден, для измерения частот до сотен килогерц с погрешностью порядка 1%.

Измерение частоты путем сравнения с образцовой может производиться в широком диапазоне частот, включая СВЧ. Погрешность измерения зависит главным образом от погрешности определения образцовой частоты и может составлять до 10 -13 .

Измерение частоты с помощью избирательных пассивных цепей: резонансных контуров и резонаторов-сводится к настройке цепи в резонанс, значение измеряемой частоты считывается со шкалы элемента настройки. Погрешность измерения составляет до 10 -4 .

Таким образом, наиболее точные результаты дают методы электронно-счетный и сравнения, что обусловлено наличием квантовых эталонов частоты, лучшие образцы которых характеризуются нестабильностью частоты до 10 -13 . Например, водородные стандарты частоты, выпускаемые промышленностью, позволяют получить образцовые частоты с нестабильностью 5 … 10 -13 за сутки.

Проведение точных измерений требует знания не только номинального значения образцовой частоты, но и некоторых других параметров, характеризующих ее нестабильность.

10.3 Электронно-счетный метод измерения частоты

Электронно-счетный метод основан на счете числа импульсов неизвестной частотой повторения fx на известном стабильном по длительности интервале времени. Упрощенная структурная схема частотомера (рис. 8,2, а) подобна схеме измерителя временного интервала.

Частота кварцевого генератора выбирается равной n*10 k Гц, где k - целое число, а значение коэффициента деления n бывает кратным десяти. Поэтому число зафиксированных счетчиком импульсов N соответствует значению измеряемой частоты в выбранных единицах. Значение f 0 считывается с отсчетного устройства прибора.

Измерение частоты путем заряда и разряда конденсатора

Этот метод положен в основу работы частотомера, схема которого показана на. рис. 8.4, а. Напряжение U г с частотой f x поступает на усилитель-ограничитель (рис. 8.4, б). Его выходное напряжение U 2 , имеющее форму прямоугольных импульсов, воздействует на цепь, состоящую из конденсатора С и диодов Д1 и Д2. Пусть в начальный момент времени напряжение на конденсаторе Uс = U2- Постоянную времени заряда выбирают много меньшей половины периода входного напряжения. Среднее значение тока заряда конденсатора, проходящего через диод Д1 и магнитоэлектрический прибор,

пропорциональна частоте fx, поэтому шкалу магнитоэлектрического прибора градуируют в значениях измеряемой частоты.

Частотомеры рассмотренного типа работают в диапазоне от десятков герц до единиц мегагерц. Этот диапазон частот перекрывается несколькими поддиапазонами с разными пределами измерений Переход с предела на предел достигается сменой емкости, которая выбирается такой, чтобы на предельных частотах поддиапазонов средний ток прибора был достаточным для отклонения стрелки на всю шкалу.

Измерение частоты путем сравнения с образцовой

При этом методе измеряемая частота fx сравнивается о известной частотой f 0 генератора колебаний образцовой частоты. Перестраивая последний, добиваются выполнения равенства

где Δσp1 - погрешность сравнения частот.

Погрешность сравнения частот зависит от способа индикации равенства частот. В некоторых приборах для индикации равенства применяют смеситель и головные телефоны (рис. 8.5, а). Под действием колебаний образцовой и измеряемой частот в смесителе возникают колебания комбинационных частот вида mfx ±. nf 0 , где m и n - целые числа. Если сигнал разностной частоты попадает в полосу пропускания головных телефонов, то оператор слышит тон этой частоты. Изменяя f 0 следует добиться наиболее низкого тона, который для различных типов головных телефонов составляет десятки герц.

Поскольку при измерениях частота неизвестна, то метод неоднозначен и до измерений необходимо знать приближенное значение f x . Рассмотренный метод измерения частот иногда называют методом нулевых биений.

Измерения производят методом вилки. Погрешность сравнения при этом составляет 10...30 Гц.

10.4 Измерение частоты с помощью избирательных пассивных цепей

Измерение этим способом сводится к настройке избирательной цепи на частоту сигнала. Частоту отсчитывают по положению элемента настройки. Такими цепями могут быть мостовые схемы и колебательные контуры. В настоящее время мостовые измерители частоты, область применения которых ограничена низкими частотами, полностью вытеснены приборами других типов. Практическое применение нашли лишь измерители частоты с использованием резонансного контура, называемые резонансными волномерами. Эти простые приборы охватывают частотный диапазон от сотен килогерц до сотен гигагерц. Упрощенная схема резонансного волномера с контуром показанa рис. 8.8. Напряжение неизвестной частоты fx через катушку связи Lсв подводится к контуру, состоящему из образцовых катушки L и переменного конденсатора С Настройка контура производится изменением емкости, Состояние резонанса определяется магнитоэлектрическим прибором по максимуму напряжения на части катушки. Значение измеренной частоты считывается со шкалы конденсатора.

Погрешность измерения частоты с помощью резонансных волномеров определяется следующими основными факторами: погрешностью градуировки, нестабильностью резонансной частоты колебательной системы, влиянием связи с генератором и индикатором, неточностью фиксации резонанса. Погрешность градуировки может быть большой, если появляются неисправности в механизме настройки, который имеет довольно сложную конструкцию. Эта погрешность возрастает вследствие износа деталей механизма, появления перекосов и люфтов.

За счет связи с индикатором и источником измеряемой частоты в резонатор вносятся активные и реактивные сопротивления. Рост активных потерь уменьшает добротность, а непостоянство вносимых реактивных сопротивлений приводит к смещению резонанса. Уменьшение погрешностей, обусловленных влиянием индикатора и источника сигнала, достигается уменьшением связи. Но при этом уменьшается подводимое к детектору напряжение и в схему после детектора приходится вводить усилители.

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1.1. Принцип действия измерителей

Временные интервалы могут задаваться различными способами, однако в радиоэлектронике они чаще всего задаются длительностью одного прямоугольного импульса или же ограничиваются короткими начальным и конечным (стартовым и стоповым), которые могут поступать на вход измерителя по одному или двум каналам. В связи с этим изменяется характер входного устройства, структурная же схема измерителя, как и метод измерения, практически одинаковы для всех случаев цифрового измерения интервалов времени. На рис. 1.1 показана структурная схема измерителя временных интервалов, ограниченных короткими импульсами начала и конца, поступающими на вход измерителя по двум каналам.

Интервал времени , заданный любым способом, разбивается на элементарные интервалы (кванты), образуемые с помощью высокостабильного генератора импульсов. Число этих элементарных интервалов подсчитывается счетчиком.

Таким образом, измеряемый интервал времени равен

(1.1)

где - период следования импульсов генератора стабильной частоты .

Результат измерения временного интервала получается с погрешностью, которая может быть определена на основании (1.1).

Предельное значение относительной погрешности равно

,

где – относительная погрешность дискретности;

Относительная погрешность, вызванная нестабильностью частоты генератора импульсов.

Так как , то погрешность дискретности составит

,

а предельное значение общей погрешности измерения интервала будет равно

(1.2)

Описанный метод измерения осуществляется с помощью измерителя, структурная схема которого показана на рис. 1.1.

Поступившим старт-импульсом триггер Т переводится в единичное состояние, что обусловливает открытие вентиля для прохождения импульсов от генератора стабильной частоты на счетчик СТ. Через время стоп-импульсом вентиль закрывается, доступ импульсов от на счетчик прекращается. Если старт- и стоп-имлульсы поступают по одному каналу, то они подаются на счетный вход триггера.

Если измеряемый интервал задан длительностью прямоугольного импульса, то последний поступает на специальное формирующее устройство, с помощью которого получаются короткие импульсы, ограничивающие временной интервал.

Используя формирующие устройства, можно с помощью измерителя временных интервалов измерять период электрических колебаний или период следования импульсов. В первом случае формирующее устройство должно преобразовать период колебаний в интервал времени, равный этому периоду и ограниченный двумя короткими импульсами. При этом формирующее устройство может явиться источником погрешности, вызванной нестабильностью уровня формирования интервала, равного периоду . При измерении периодов электрических колебаний в формирующем устройстве обычно имеется амплитудный дискриминатор (например, триггер Шмитта), с помощью которого период преобразуется в импульсы начала и конца интервала, равного . При наличии помех, в частности импульсных, возможно изменение момента срабатывания этого дискриминатора, что приведет к искажению длительности формируемого интервала . Полученная погрешность тем меньше, чем больше амплитуда исследуемого сигнала.

Как показано в , предельное значение погрешности, вызванной формирующим устройством из-за помех, искажающих уровень формирования, определяется выражением

,

где и - амплитуды помехи и сигнала соответственно.

При соотношении сигнал - помеха, равном 40 дБ, возможная погрешность может составить около 0,3%. При измерении периода следования импульсов погрешность обычно не учитывается. Вообще чем больше крутизна импульсов, ограничивающих измеряемый интервал, тем меньше погрешность из-за помех в формирующем устройстве.

С целью уменьшения погрешности дискретности при измерении периодов электрических колебаний, а также периодов следования импульсов производят измерение среднего из периодов. Это осуществляется путем счета импульсов образцовой частоты в течение периодов с последующим делением показаний счетчика на . Для этого в структурную схему измерителя добавляется счетчик числа периодов и устройство деления показаний на . Обычно число делают равным 1, 10, 100 и т. д. Поэтому деление осуществляется переносом запятой в показаниях счетчика. Понятно, что при этом емкость счетчика увеличивается также в раз.

При измерении среднего из периодов относительная погрешность измерения (предельная) составит :

а) для синусоидального сигнала

;

б) для импульсного сигнала при достаточной крутизне фронтов импульсов

,

где - число периодов, выбранных для усреднения;

Измеряемый период;

Частота заполняющих счетных импульсов;

Погрешность, вызванная нестабильностью формирующего устройства.

Погрешность дискретности, возникающая при измерении интервалов времени (а также периодов синусоидальных сигналов или следования импульсов) является следствием несовпадения импульсов генератора образцовой частоты и импульсов начала и конца интервала. Она равна ± 1 ( ), чему соответствует время . Для уменьшения этой погрешности применяют различные способы, один из которых заключается в принудительной синхронизации генератора образцовой частоты с импульсом начала интервала. На рис. 1.2 показана схема измерителя периодов электрических колебаний с синхронизацией генератора.

Пуск прибора производится с помощью одновибратора , служащего для формирования импульсов с необходимыми параметрами, и триггера . Формирующее устройство формирует импульсы одной полярности, соответствующие началу и концу измеряемого периода . Первым импульсом через открытый вентиль и триггер со счетным входом запускается генератор ударного возбуждения , и импульсы начинают поступать на счетчик . Импульсом конца периода триггер возвращается в исходное состояние, что приводит к запиранию вентиля и срыву генерации . Счетчик отсчитывает число импульсов , пропорциональное .

Обеспечить каким-либо способом синхронизацию с импульсом, конца интервала не представляется возможным.

Другим способом уменьшения погрешности дискретности при измерении интервалов времени является использование нониусной шкалы. Нониусные шкалы, образуемые импульсами дополнительных генераторов ударного возбуждения, дают возможность уменьшить погрешности, вызванные несовпадением начала и конца интервала с импульсами генератора образцовой частоты .

1.2. Пример расчета измерителя временных интервалов

Приступая к проектированию, разработчик должен иметь в качестве исходных следующие основные требования к измерителю временных интервалов:

1) диапазон измеряемых интервалов и ;

2) основная погрешность измерения или класс точности;

3) характеристика отсчетного устройства.

Кроме того, должно быть известно, как поступают па вход измерителя интервалы (однократно или повторяются с определенной частотой), а также как задаются или ограничиваются измеряемые интервалы.

Если интервалы задаются импульсами начала и конца, то должны быть указаны характеристики этих импульсов (амплитуда и полярность, длительность и крутизна переднего и заднего фронтов). Если интервал задан в виде прямоугольного импульса, то должны быть также заданы амплитуда, полярность и крутизна фронтов. При измерении периода электрических колебаний должна быть известна амплитуда этих колебаний. Должны быть также известны или заданы условия эксплуатации прибора. Могут быть также заданы его габариты и масса, источники питания и т.д. В задании может быть указана степень автоматизации прибора (выбор пределов измерения, выход на печатающее устройство и т. д.).

Пусть заданы:

1) диапазон измеряемых интервалов времени, задаваемых импульсами начала и конца интервала - 1 × 10 –3 до 10 с;

2) погрешность измерения - не более 0,1% от измеряемого интервала.

Результат измерения следует представить в десятичном коде с помощью цифрового отсчетного устройства.

В результате расчета мы должны получить необходимую частоту генератора импульсов , а также емкость десятичного счетчика и число знаков в цифровом отсчетном устройстве.

Посмотрим сначала, что получится, если диапазон временных интервалов не разбить на поддиапазоны (пределы). Частоту генератора можно получить, исходя из (1.2) и заданной допустимой погрешности.

При измерении не очень коротких интервалов времени (порядка нескольких миллисекунд и более) основной погрешностью является погрешность дискретности . Погрешность , обусловленную нестабильностью генератора, можно сделать малой (менее 1 × 10 –5), если генератор стабилизирован кварцем. Поэтому этой погрешностью во многих случаях можно пренебречь по сравнению с погрешностью дискретности. Если же погрешностью пренебречь нельзя, то можно принять с некоторым запасом =(0,5 ¸ 0,7) , где - допустимая погрешность, равная в нашем примере 0,1%. Так как наибольшая относительная погрешность дискретности имеет место при измерении самого короткого интервала времени, то мы должны обеспечить

,

откуда, приняв , будем иметь

Гц.

Полученное значение Гц является минимальной частотой, при которой погрешность измерения не выходит за пределы допустимой. Если нет ограничений по частоте сверху, например из-за недостаточного быстродействия первых ячеек счетчика или других элементов, то окончательно частота генератора может быть выбрана несколько большей. Правда, при этом увеличивается также емкость счетчика импульсов.

Число разрядов в счетчике определяется из заданной погрешности измерения, точнее из заданной погрешности дискретности. Для десятичного счетчика число разрядов (декад) равно

Имея в виду, что

,

а также приняв получим

,

т.е. для обеспечения заданной точности в счетчике и отсчетном устройстве должны иметься три полные и одна неполная декада. При измерении минимального интервала () на счетчик поступит 2000 импульсов. Однако при измерении наибольшего интервала , равного 10 с, на счетчик может поступить импульсов:

Для того чтобы записать это число, необходимо более 7 десятичных разрядов (декад).

Конечно, относительная погрешность дискретности при измерении больших интервалов будет меньше, чем при измерении малых интервалов. Однако не следует забывать, что общая погрешность измерения складывается из суммы погрешностей: методической (погрешности дискретности) и инструментальной. Инструментальная погрешность, в которую входит и другие возможные составляющие, от числа разрядов (уровней дискретизации) не зависит. Следовательно, увеличивая число разрядов, необходимого увеличения точности можно и не получить. Поэтому не имеет смысла увеличивать емкость счетчика, на что требуется дополнительное оборудование. Кроме того, при большом числе знаков в отсчетном устройстве создается иллюзия высокой точности, хотя на самом деле несколько последних цифр являются сомнительными.

Соображения, изложенные выше, являются причиной тому, что при измерении какой-либо величины, изменяющейся в широком диапазоне, последний для удобства отсчета разбивают на ряд поддиапазонов (пределов) с коэффициентом перекрытия, равным 10, хотя основанием для выбора числа пределов служит другой критерий - допустимое возрастание относительной погрешности к началу каждого поддиапазона.

Разобьем весь диапазон измеряемых интервалов на 4 предела с соответствующим делением частоты образцового генератора , как оказано в таблице.

Поддиапазоны, с	1 × 10 –3 - 1 × 10 - 2	1 × 10 - 2 - 1 × 10 - 1	0,1 - 1	1-10
Образцовая частота, Гц	2 × 10 6	2 × 10 5	2 × 10 4	2 × 10 3

Теперь в каждом диапазоне максимальное число импульсов, поступающих на счетчик, будет не более 2 × 10 4 . Следовательно, счетчик должен иметь четыре полные и одну неполную декады. Максимальное число, которое может быть установлено в отсчетном устройстве, будет равно 19999. Старшая (неполная) декада должна содержать только лишь один элемент с двумя устойчивыми состояниями («0» и «1»). ,

При проектировании измерителей временных интервалов, кроме генератора образцовой частоты, расчету подлежит также входное формирующее устройство. Остальные узлы и элементы обычно выбираются по их характеристикам с соответствующим согласованием параметров. Что же касается генератора образцовой частоты, то для его подробного расчета необходимо задать номинальную частоту и ее стабильность , а также амплитуду, форму и длительность выходных импульсов. Такой расчет можно произвести по известным методам .

В заключение следует отметить, что измерители временных интервалов редко выпускаются промышленностью в виде отдельных приборов. В целях более эффективного использования дорогостоящих узлов (например, кварцевого генератора) промышленность выпускает измерительные установки, которые при соответствующих переключениях могут использоваться как измерители частоты, периода, временных интервалов, длительности импульсов и т.д.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по теме: «Проектирование и змерител я временного интервала »

Выполнил: Пашко А.Н

группа ЭС-52

Проверил: Протасова Т.А.

С одержание

Введение

1. Методы измерения временных интервалов

2. Разработка структурной и функциональной схем устройства

3. Разработка принципиальной схемы устройства

3.1 Выбор элементной базы

3.2 Проектирование схем выделения фронтов временного интервала

3.3 Проектирование генератора

3.4 Проектирование делителей частоты

3.5 Синтез вычитающего двоично-десятичного счётчика с порядком счёта 8421+6 на D-триггерах

3.6 Проектирование устройства отображения

3.6.1 Синтез преобразователя кода

3.6.2 Синтез параллельного регистра с однофазным приёмом данных

3.7 Проектирование параллельно-последовательного преобразователя

3.8 Проектирование устройства управления

3.8.1 Синтез счётчика с коэффициентом пересчёта 16

3.8.2 Разработка схемы сброса

3.8.3 Разработка линии задержки

Заключение

Список литературы

Введение

Цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, которая связана с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением электронных систем, где преобразование и обработка информации происходит по закону дискретной функции. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетическое (силовое), связанное с преобразованием постоянного и переменного токов для нужд металлургии, электротяги, электроэнергетики, и информационное, к которому принадлежат аудио- и видеоаппаратура, средства телекоммуникации, измерения, контроля и регулирования технологических процессов производств научных исследований в технических и гуманитарных сферах.

Обмен информацией в электронных системах осуществляется с помощью сигналов. Носителями сигналов могут быть разные физические величины - токи, напряжения, магнитные состояния, световые волны. Выделяют аналоговые (непрерывные) и дискретные сигналы.

Дискретные сигналы проще сохранять и обрабатывать, они меньше подвержены искажениям. Такие искажения проще выявить и исправить. Поэтому дискретные сигналы чаще используют на практике, чем непрерывные. Существуют два типа дискретных сигналов. Первый получен за время дискретизации по уровням или за время непрерывных сигналов; второй - в виде набора кодовых комбинаций знаков, чисел или слов.

Преобразование непрерывного информационного множества аналоговых сигналов на дискретное множество называется дискретизацией. Вторая подача в виде кодовых комбинаций слов является более универсальной и распространенной. Ее используют для кодирования человеческой речи на бумаге, в математике, в цифровой электронике.

Вероятно, что в недалеком будущем цифровая электроника займет монопольное положение на рынке электронных систем и устройств. Сегодня цифровые персональные компьютеры и контроллеры практически вытеснили аналоговые электронные вычислительные машины. То же самое происходит и с аппаратурой радиосвязи, радиовещания и телевидения (телевизорами, радиоприемниками, видеомагнитофонами, звукозаписями, фотоаппаратурой).

Полностью вытеснить аналоговую технику цифровая в принципе не сможет, потому что физические процессы, от которых электронная система получает информацию, имеют аналоговую природу; в этом случае на входе и выходе нужны цифроаналоговые и аналого-цифровые устройства.

Цифровая схемотехника - отрасль науки, техники и производства, которая связана с разработкой, исследованием, проектированием и изготовлением электронных систем, где преобразования и обработка информации осуществляется по закону дискретной функции. Промышленное развитие цифровой схемотехники имеет два направления: энергетический (силовой), связанный с преобразованием постоянного и переменного токов для нужд металлургии, электротяги, электроэнергетики, и информационный, которому принадлежат аудио- и видеоаппаратура, средства телекоммуникации, измерения, контроля и регулирования технологических процессов производств научных исследований в технических и гуманитарных сферах.

Цифровое измерительное устройство - это средство измерений, в котором значение измеряемой физической величины автоматически представляется в виде числа, индуцируемого на цифровом отсчетном устройстве, или в виде совокупности дискретных сигналов - кода.

1 . Методы измерения временных интервалов

Существуют следующие методы электронного измерения интервалов времени по способу отображения информации:

Осциллографические;

Цифровые.

К цифровым методам измерения интервалов времени относятся:

Метод последовательного счёта;

Метод задержанных совпадений;

Нониусный метод;

Методы с промежуточным преобразованием.

Рассмотрим особенности каждого из перечисленных методов измерения.

Сущность метода последовательного счёта заключается в представлении измеряемого интервала ф изм в виде последовательности некоторого количества импульсов, следующих друг за другом с определённым интервалом времени ф о. По количеству импульсов этой последовательности, называемой квантующей, судят о длительности интервала. Количество импульсов квантующей последовательности является цифровым кодом интервала времени ф изм. На рисунке 1.1 приведена временная диаграмма при методе последовательного счёта.

Рисунок 1.1 - Временная диаграмма при методе последовательного счёта

а) импульсы квантующей последовательности;

б) импульсы определяющие начало и конец измеряемого интервала времени;

в) управляющий импульс;

г) импульсы на входе селектора

Устройство, реализующее этот метод, называют преобразователем последовательного счёта. Функциональная схема устройства приведена на рисунке 1.2. Алгоритм его работы следующий. На временной селектор поступают импульсы с генератора квантующей последовательности. Временной селектор управляется прямоугольным импульсом, длительность которого равна измеряемому интервалу ф изм. Управляющий импульс формируется блоком формирования.

Рисунок 1.2 - Функциональная схема преобразователя последовательного счёта

При наличии управляющего импульса через селектор проходят импульсы квантующей последовательности, которые затем регистрируются счетчиком.

Недостатком метода является недостаточная во многих случаях точность. Для повышения точности необходимо уменьшать промежуток ф о или каким-либо образом учитывать интервалы Дф 1 и Дф 2 . Уменьшение промежутка ф о требует повышения быстродействия пересчётных схем, что трудноосуществимо. Интервал Дф 1 можно свести к нулю, если выполнить синхронизацию импульсов квантующей последовательности стартовым импульсом. Для учёта интервала Дф 2 существуют различные методы.

Нониусный метод . Нониусный метод нашел широкое применение в технике измерения интервалов времени как в качестве средства уменьшения погрешности преобразователей последовательного счета, так и в качестве самостоятельного метода построения некоторых измерительных устройств.

На рисунке 1.3 приведена функциональная схема измерителя интервалов времени с нониусным методом уменьшения погрешности Дф 2 и с синхронизацией стартового импульса (Дф 1 =0).

Рисунок 1.3 - Функциональная схема измерителя временных интервалов по нониусному методу

Схема работает следующим образом. Импульсы с генератора квантующей последовательности поступают на входы схем совпадения и на вход делителя частоты. Делитель частоты формирует импульсы, синхронные с квантующей последовательностью и служащие для запуска исследуемых устройств. Одновременно импульсы делителя открывают схему совпадения, выходные импульсы которого регистрируются счетчиком грубого отсчета.

Генератор нониусных импульсов запускается стоповым импульсом. Генерируемые им импульсы с периодом

ф и = (n-1)/n,

где n - целое число, поступают на другой вход схемы совпадений и одновременно регистрируются счетчиком точного отсчета.

Через некоторый промежуток времени, зависящий от длительности участка ф 0 -Дф 2 , произойдет совпадение импульсов квантующей и нониусной последовательностей. Импульс схемы совпадения блокирует генератор нониусных импульсов. Очевидно, что количество импульсов, зарегистрированных счетчиком, пропорционально длительности участка ф 0 -Дф 2 .

Измеренный интервал ф изм можно выразить в виде

Ф изм =(N-N н) ф 0 + N н Дф н, (1.1)

где N - показания счетчика грубого отсчета;

N н - показания счетчика точного отсчета;

Дф н - шаг нониуса, равный ф 0 /n.

Таким образом, нониусный метод позволяет свести абсолютную погрешность измерений к величине ф 0 /n. При этом величина n может достигать достаточно больших значений (несколько десятков и даже сотен), что и обусловливает широкое распространение метода.

Использование нониусного метода при больших значениях n предъявляет к узлам схемы ряд требований, наиболее существенными из которых являются:

высокая стабильность частоты нониусной последовательности;

высокая стабильность параметров импульсов обеих последовательностей;

высокая разрешающая способность схем совпадений.

Существенным недостатком нониусного метода является неудобство отсчета результатов измерений по нескольким табло с последующими вычислениями.

К методам с промежуточным преобразованием относят метод преобразования время-амплитуда а также метод преобразования масштаба времени.

Метод преобразования время-амплитуда применяется для учёта участка Дф 2 в преобразователе последовательного счёта. На рисунке 1.4 приведена функциональная схема измерительного устройства.

Алгоритм работы устройства следующий. Импульсы квантующей последовательности с генератора поступают на первые входы схем совпадения 1 и 2, которые по вторым входам управляются триггером.

С приходом стартового импульса триггер опрокидывается, при этом открывается схема совпадения 2 и закрывается схема совпадения 1. Начинает работать схема грубого измерения времени, состоящая из схемы совпадения 2 и счетчика.

Рисунок 1.4 - Функциональная схема измерителя временного интервала по методу преобразования время-амплитуда

Стоповый импульс возвращает триггер в исходное положение, закрывается схема совпадения 2 и открывается схема совпадения 1. Стоповый импульс одновременно поступает на преобразователь время - амплитуда и запускает его. Первый импульс с выхода схемы совпадения 1 прекращает работу преобразователя. На выходе преобразователя при этом возникает импульс, амплитуда которого пропорциональна длительности интервала между двумя импульсами - стоповым и первым импульсом с выхода схемы совпадения 1, т. е. пропорционально участку Дф 2 . В качестве преобразователя время - амплитуда наиболее часто используется генератор линейного пилообразного напряжения, управляемый двумя импульсами - запускающим и останавливающим.

Далее импульс с выхода преобразователя поступает на вход n-канального амплитудного анализатора. В простейшем случае амплитудный анализатор может быть выполнен в виде n параллельно соединенных интегральных дискриминаторов с равноотстоящими друг от друга порогами дискриминации. В зависимости от амплитуды импульса на выходе преобразователя на выходе анализатора получится сигнал того или иного вида (вид сигнала зависит от типа используемого анализатора), несущий информацию о длительности интервала Дф 2 . Этот сигнал поступает на блок дешифрирования и индикации.

Метод преобразования масштаба времени состоит в том, что длительность измеряемого интервала ф изм преобразуется в импульс длительностью kф изм, которая измеряется с помощью преобразователя последовательного счета. Обычно преобразование масштаба времени осуществляется в два этапа. Первый из них заключается в преобразовании вида время-амплитуда, второй - в преобразовании вида амплитуда - время. На рисунке 1.5 приведена общая функциональная схема измерительного устройства. Стартовый и стоповый импульсы, интервал ф изм между которыми требуется измерить, поступают на преобразователь масштаба времени. Импульс на выходе преобразователя, имеющий длительность kф изм, управляет схемой совпадения, которая во время действия этого импульса пропускает квантующие импульсы с генератора на счетчик. Следовательно, генератор, схема совпадения и счетчик представляют собой преобразователь последовательного счета, с помощью которого осуществляется измерение интервала kф изм.

Рисунок 1.5 - Функциональная схема измерителя временного интервала по методу преобразования масштаба времени

Для измеряемого интервала можно записать

ф изм =Nф 0 /k,

где N - количество импульсов, зарегистрированных счетчиком.

Таким образом, рассматриваемый метод позволяет измерить малые интервалы времени, не прибегая к быстродействующим пересчетным схемам.

Погрешность метода преобразования масштаба времени определяется в основном значением и постоянством коэффициента преобразования k.

2 . Разработка структурной и функциональной схем устройства

интервал время измерительный детектор

В структурную схему проектируемого устройства входят следующие элементы:

Формирователь импульсов (ФИ) - формирует управляющий сигнал, разрешающий начинать счет, при поступлении переднего фронта измеряемого импульса. Останавливает счет при поступлении заднего фронта измеряемого импульса.

Тактовый генератор (ТГ) - формирует импульсы высокой частоты, необходимые для измерения временного интервала, а также импульсы, необходимые для обеспечения работы преобразователя кода, передающего информацию в канал связи.

Схема подсчета тактовых импульсов (СПИ) - подсчитывает число импульсов, укладывающихся в измеряемом интервале времени.

Блок управления (БУ) - необходим для согласования во времени функционирования всех узлов устройства.

Блок отображения (БО) - необходим для отображения результата измерения.

Преобразователь параллельного кода в последовательный (ППК) - осуществляет преобразование кода для его передачи в канал связи.

На рисунке 2.1 представлена структурная схема цифрового измерительного устройства, включающая описанные выше элементы.

Рисунок 2.1 - Структурная схема проектируемого устройства

Структурная схема устройства состоит из блока ФИ, который вырабатывает сигналы по приходу переднего фронта измеряемого импульса, и по поступлению заднего фронта. Сигнал, вырабатываемый при поступлении переднего фронта, разрешает прохождение тактовых импульсов от ТГ на СПИ, которая при поступлении тактовых импульсов от ТГ производит подсчёт. При поступлении заднего фронта, импульсы с ТГ перестают поступать на СПИ, и подсчёт останавливается. Двоичная комбинация на выходе СПИ, по разрешающему сигналу БУ поступает на входы БО и ППК. Далее результат измерения отображается в БО, а в схеме ППК двоичная комбинация преобразовывается из параллельного кода в последовательный, для дальнейшего прохождения в канал связи.

Построим функциональную схему измерительного устройства.

Формирователь импульсов - формируют сигналы, определяющие начало и конец измеряемого временного интервала. Включает в себя детекторы переднего (формирует сигнал определяющий начало импульса) и заднего (сигнал конца импульса) фронта.

С детекторов фронтов импульсы попадают на триггер с помощью которого происходит выделение требуемого временного интервала.

Конъюнктор позволяет разрешить или запретить прохождение тактовых импульсов, вырабатываемых генератором.

Счетчик, необходимый для подсчета импульсов. Для сокращения количества элементов при построении измерителя временных интервалов в качестве счетчика для подсчета тактовых сигналов будем использовать двоично-десятичный счетчик, работающий в соответствии с кодом обмена с устройством обработки.

Такой счетчик будет содержать последовательно включенных одноразрядных двоично-десятичных счетчиков. Количество двоичных разрядов счетчика определим по формуле:

Регистр хранения - запоминает информацию, поступающую со счетчика импульсов, а также позволяет избежать мерцания во время отображения результата подсчета на индикаторе. Это происходит благодаря тому, что считывание информации из регистра осуществляется только лишь по окончании счета счетчиком.

Преобразователь кода, преобразующий информацию, поступающую с регистра хранения, в формат, удобный для работы десятичного индикатора. По условию со счетчика поступает код типа 8421+6.

Цифровой десятичный индикатор. Определим разрядность индикаторного устройства по формуле:

где D max - максимальное значение измеряемой величины, ДD - точность измерения.

Генератор - генерирует прямоугольные импульсы заданной частоты, необходимые для подсчета импульсов и передачи данных. В работе используются генератор частоты и два делителя частоты на 3 и на 50, на выходах которых тактовые частоты соответственно равны Гц и Гц.

Преобразователь параллельного кода в последовательный. Для реализации преобразователя кода в работе используется регистр с параллельным вводом и последовательным выводом информации.

Разрядность регистра с параллельным вводом и последовательным выводом информации определим исходя из того, что для отображения каждого десятичного разряда требуется 4 бита:

Схема управления, обеспечивает согласование во времени работы всех блоков устройства. Управляет передачей информации с регистра хранения на индикатор и в канал связи.

На рисунке 2.3 представлена функциональная схема проектируемого устройства подсчёта импульсов, которая работает по следующему принципу: в начальный момент времени сигнал подается на вход ДПФ, который вырабатывает импульс, поступающий на вход S триггера Т, устанавливая его выход Q в единичное состояние, таким образом обеспечивая непрерывную подачу сигнала на логический элемент И, на второй вход которого подается сигнал от делителя частоты f/3 . Когда на выходе Q триггера Т сигнал высокого уровня - тактовые импульсы от генератора поступают на счётчик. Если на вход приходит задний фронт импульса - ДЗФ вырабатывает сигнал, который поступает на вход R триггера Т, и сбрасывает его, при этом на выходе Q устанавливается низкий уровень сигнала, а на входе элемента И появиться логический «0», что не пропускает прохождение импульсов от генератора - счётчик остановит счёт.

По приходу импульса о заднем фронте сигнала, включается схема БУ, которая вырабатывает сигнал о разрешение записи в регистр хранения и регистр сдвига для выдачи данных из них на индикаторы и в канал связи, соответственно. После чего БУ переводит элементы устройства в исходное состояние (т.е. сбрасывает) для продолжения измерения длительности других импульсов.

На рисунке 2.2 приведена блок-схема алгоритма функционирования устройства.

Рисунок 2.2 - Блок-схема алгоритма работы устройства

Устройство измерения временных интервалов функционирует по следующему алгоритму.

Когда на вход устройства поступает передний фронт сигнала, то включается генератор, который через делитель f /3 вырабатывает импульсы частотой f 1 =10000Гц, и подает тактовый сигнал включения счётчика, который подсчитывает количество импульсов до прихода заднего фронта сигнала. Если происходит переполнение счётчика, то включается ещё один счётчик, а предыдущий выдает результат подсчёта, который записывается в регистр хранения, для отображения на индикаторе, и в параллельно-последовательный регистр для передачи далее в канал связи. Если же происходит переполнение на первом счётчике, то включается второй счётчик, если происходит переполнение и на нём, то включается третий счётчик, если же и на третьем счётчике происходит переполнение, то загорается индикатор, сообщающий об ошибке. Когда на вход перестаёт поступать сигнал, тактовые импульсы с генератора не подаются на счётчик и схему управления - счётчик сохраняет своё значение до прихода следующего сигнала.

Рисунок 2.3 - Функциональная схема устройства

3 . Разработка принципиальной схемы устройства

3.1 Выбор элементной базы

Для построения устройства измерения временного интервала необходимо выбрать серию микросхем, на которых будут реализованы все блоки устройства.

Выбор следует проводить среди основных типов логик: ТТЛ, ЭСЛ, МОП. По помехоустойчивости наибольше подходят микросхемы ТТЛ серии. Микросхемы ЭСЛ имеют недостаточную помехоустойчивость, а МОП микросхемы имеют избыточную помехоустойчивость и их применение оправдано в устройствах, блоки которых подвергаются значительным воздействиям помех. Измеритель временных интервалов не является таким устройством. Кроме того проектируемое устройство предназначено для измерения продолжительности положительных импульсов, а микросхемы ЭСЛ - микросхемы отрицательной логики, и для их применения нужно использовать преобразователь уровней, что несколько усложняет конструкцию устройства.

В результате сравнения основных серий микросхем ТТЛ логики была выбрана серия КР1533, имеющая следующие основные параметры, приведённые в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Основные параметры микросхем серии КР1533

Параметр	Значение
Рпот, мВт

Из таблицы 3.1 можно заключить, что микросхемы серии КР1533 имеют достаточное для проектируемого устройства быстродействие, помехоустойчивость, коэффициент разветвления и достаточно низкую потребляемую мощность. Кроме того функциональный состав микросхем данной серии является достаточно широким, что также немаловажно при практическом применении.

Применение микросхем других ТТЛ серий совместно с выбранной серией микросхем также возможно без применения преобразователей уровня сигналов.

3.2 Проектирование схем выделения фронтов временного интервала

Для управления моментами начала и окончания счёта импульсов от тактового генератора нужно устройство, которое бы формировало соответственно импульсы начала и окончания счёта. При измерении временных интервалов импульсов такими устройствами являются детекторы фронтов. В соответствии с заданием на курсовую работу необходимо спроектировать устройство для измерения продолжительности импульсов. С учётом этого, для формирования импульса начала счёта необходимо применить детектор переднего фронта, а для формирования импульса окончания счёта - детектор заднего фронта.

Существует достаточно много схем детекторов переднего и заднего фронта. Все они имеют свои достоинства и недостатки. В данном устройстве целесообразно применить схему детектора на логических элементах. Данная схема является наиболее простой из-за отсутствия элементов обвязки микросхем. Типовая схема детектора переднего фронта показана на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Детектор переднего фронта

Принцип работы схемы поясняет временная диаграмма рисунок 3.2.

Рисунок 3.2 - Временная диаграмма детектора переднего фронта

Как видно из временной диаграммы, импульс на выходе схемы появляется в момент появления переднего фронта входного импульса и длится некоторое время. Длительность выходного импульса определяется временем задержки логических элементов входящих в состав детектора. Длительность выходного импульса должна быть достаточной для чёткого срабатывания триггера, управляющего началом и окончанием счёта импульсов генератора. Для уверенного срабатывания триггера нужно чтобы выполнялось условие 3.1.

В качестве RS-триггера применим микросхему КР1533ТР2, время срабатывания которой не превышает 26 нс . Длительность выходного импульса детектора переднего фронта составит:

где n - количество логических элементов, входящих в состав детектора;

t здр - время задержки переключения логического элемента.

Минимальная требуемая длительность импульса для данного триггера равна:

Для построения детектора переднего фронта применим микросхему КР1533ЛА3, содержащую 4 логических элемента 2-И-НЕ со средним временем задержки 8 нс . В данном случае длительность импульса равна:

Для увеличения длительности выходного импульса детектора переднего фронта до необходимой величины необходимо применить четыре последовательно включённых инвертора выполненных на микросхеме КР1533ЛА3. Схема детектора переднего фронта примет в этом случае вид, показанный на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема детектора переднего фронта

Типовая схема детектора заднего фронта имеет вид, показанный на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Детектор заднего фронта

Временная диаграмма, поясняющая принцип работы детектора заднего фронта представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - временная диаграмма детектора заднего фронта

Для построения детектора заднего фронта применим микросхему КР1533ЛЕ1, содержащую 4 логических элемента 2-ИЛИ-НЕ со средним временем задержки 11 нс . В этом случае длительность импульса равна:

Полученная длительность выходного импульса меньше минимально необходимой (3.3). Для получения длительности выходного импульса не меньше минимальной необходимо в схему детектора заднего фронта включить 4 логических элемента микросхемы КР1533ЛЕ1. Схема детектора заднего фронта в этом случае будет иметь вид, показанный на рисунке 3.6, а длительность выходного импульса будет равна:

Рисунок 3.6 - Схема детектора заднего фронта

3.3 Проектирование генератора

Для синхронизации работы схемы устройства, получения импульсов для измерения временного интервала, импульсов задающих скорость передачи данных в канал связи необходимо иметь генератор, который бы мог генерировать тактовые импульсы с заданной частотой следования и длительностью импульса. Причём длительность импульсов генератора должна быть достаточной для срабатывания всех устройств, работающих от него.

Частоту генератора выбирают из условия:

где НОК - наименьшее общее кратное.

Согласно заданию на курсовую работу точность измерения ДD равна 0,1 мс, а скорость передачи данных в канал связи V пер равна 600 бит/с. В соответствии с этим частота генератора тактовых импульсов равна:

Для обеспечения заданной точности измерения и скорости передачи требуются разные таковые частоты. Применение двух тактовых генераторов может решить эту проблему, однако оба генератора должны работать синхронно, с чем возникают сложности. Поэтому на практике применяют один генератор и делители частоты для получения необходимых тактовых частот. В разрабатываемом устройстве применяется две тактовые частоты, поэтому используются два делителя частоты с разными коэффициентами деления. Коэффициенты деления можно рассчитать по следующим формулам:

Коэффициенты деления делителей частоты, рассчитанные по формулам 3.9 равны:

Исходя из того что частота генератора равна 30 кГц период генерации равен:

При скважности импульсов равной 2 длительность импульса должна быть равна длительности паузы:

Схема генератора тактовых импульсов подана на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Схема генератора тактовых импульсов

Буферные каскады в генераторе улучшают форму выходного напряжения и уменьшают влияние нагрузки на частоту генерации.

Формулы для расчёта длительности импульса и паузы имеют следующий вид:

Для получения заданной частоты сопротивление резистора и ёмкость конденсатора должны соответственно равняться:

3.4 Проектирование делителей частоты

Необходимость в делителях частоты была обоснована в предыдущем разделе. Делители частоты целесообразно строить на последовательном счётчике на D-триггерах с заданным коэффициентом пересчёта по методу дешифрации состояний.

Для построения счётчика с заданным коэффициентом пересчёта строится обычный счётчик на D-триггерах, а затем вводятся связи, запрещающие лишние состояния. Следует отметить, что можно запретить как первые, так и последние лишние состояния.

Для построения счётчика с n устойчивыми состояниями необходимо D-триггеров. Для построения счётчика с коэффициентом пересчёта 3 нужно триггера. Выбираем микросхему КР1533ТМ2, содержащую 2 D-триггера со входами установки. Запрещённые состояния будут находиться сзади начиная с 3. Схема делителя частоты показана на рисунке 3.8, временная диаграмма поясняющая принцип его работы - на рисунке 3.9.

Рисунок 3.8 - Схема делителя частоты на 3

Рисунок 3.9 - Временная диаграмма делителя частоты на 3

Для построения делителя частоты на 50 нужно D-триггеров. Выберем 3 микросхемы КР1533ТМ2, содержащие по 2 D-триггера с установочными входами. Запрещённые состояния счётчика будут следовать сзади начиная с 50. Двоичный код числа 50 - 110010. Схема делителя частоты на 50 приведена на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Схема делителя частоты на 50

3.5 Синтез вычитающего двоично-десятичного счётчика с порядком счёта 8421+6 на D -триггерах

Согласно заданию на курсовую работу двоично-десятичный счётчик должен быть синтезирован на D-триггерах, причём он должен иметь заданный в соответствии с вариантом порядок счёта. В задании указан порядок счёта 8421+6, в соответствии с данным порядком счёта двоичный код десятичных цифр приведён в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Двоично-десятичный код

Десятичная цифра	Двоично-десятичный код

Для синтеза вычитающего счётчика необходимо сначала привести таблицу функционирования D-триггера (таблица 3.3).

Таблица 3.3 - Таблица функционирования синхронного D-триггера

Из таблицы 3.3 видно, что состояние входа D триггера переписывается на его выход Q только при наличии высокого уровня на входе С. Учитывая таблицу функционирования D-триггера можно составить таблицу функционирования вычитающего счётчика (таблица 3.4).

Таблица 3.4 - Таблица функционирования вычитающего счётчика

Следующим шагом при синтезе вычитающего счётчика является минимизация полученных функций D 1 , D 2 , D 3 и D 4 . Минимизацию этих функций удобно проводить с помощью карт Карно. Для построения схемы в базисе Шеффера необходимо произвести минимизацию функций по единицам. Процесс минимизации показан в таблицах 3.5 - 3.8.

Таблица 3.5 - Минимизация функции D 1 с помощью карты Карно

Таблица 3.6 - Минимизация функции D 2 с помощью карты Карно

Таблица 3.7 - Минимизация функции D 3 с помощью карты Карно

Результат минимизации функций D 1 , D 2 , D 3 , D 4 необходимо преобразовать для построения схемы в базисе Шеффера. Результаты минимизации и преобразования функций поданы в формулах 3.16 - 3.19, а функция заема Z - 3.20.

Для построения схемы понадобятся 4 D-триггера, элементы 2-И-НЕ и 3-И-НЕ. Применим микросхемы КР1533ТМ2, КР1533ЛА3 и КР1533ЛА4. Схема синтезированного двоично-десятичного счётчика с порядком счёта 8421+6 подана на рисунке 3.11. Временная диаграмма, поясняющая принцип его работы подана на рисунке 3.12.

Таблица 3.8 - Минимизация функции D 4 с помощью карты Карно

Рисунок 3.11 - Схема двоично-десятичного счётчика

Рисунок 3.12 - Временная диаграмма двоично-десятичного счётчика

3.6 Проектирование устройства отображения

В состав устройства отображения входят преобразователь кода, регистр и индикаторы. Для согласования регистра с индикатором нужно применить элементы с повышенной нагрузочной способностью. В качестве таких элементов удобно использовать микросхему КР1533ЛН8, которая содержит 6 логических элементов НЕ с повышенной нагрузочной способностью. Максимальный ток для таких элементов составляет 24 мА. В качестве индикатора применим индикатор АЛС324Б красного цвета свечения. Его основные параметры приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Параметры индикатора АЛС324Б

Для ограничения максимального тока через индикатор необходимо применить ограничительные резисторы. Рассчитать сопротивление ограничительных резисторов можно по формуле 3.21.

где U и.п. - напряжение источника питания микросхемы;

U пр - прямое падение напряжения на сегменте индикатора;

I пр - прямой ток через сегмент индикатора.

Выбрав прямой ток через индикатор равным 20 мА, и приняв напряжение логического нуля равным 0,5 В получим:

3.6 .1 Синтез преобразователя кода

Согласно заданию на курсовую работу результат измерения должен быть визуализирован с помощью семисегментных индикаторов. Преобразователь кода предназначен для управления семисегментным индикатором посредством преобразования двоично-десятичного кода в код, позволяющий правильно отображать результат измерения с помощью семисегментного индикатора.

Существует несколько способов построения преобразователя кода. В последующих подразделах будут рассмотрены некоторые из них.

Синтез преобразователя кода на основе Булевых уравнений

Данный способ синтеза преобразователя кода основан на том, что каждой из разрешенных кодовых комбинаций ставится в соответствие семиразрядная кодовая комбинация, с помощью которой на индикатор выводится соответствующая десятичная цифра. Далее производится минимизация не полностью определённых функций a - g с помощью карт Карно по единицам и нулям, а затем строятся схемы преобразователя кода в базисе Шеффера и Пирса соответственно.

В таблице 3.10 подана таблица функционирования преобразователя кода.

Таблица 3.10 - Таблица функционирования преобразователя кода

Десятичная цифра

Проведение минимизации функций a - g при помощи карт Карно подано в таблицах 3.11 - 3.17, а результаты проведения минимизации - в формулах 3.23 - 3.36.

Таблица 3.11 - Минимизация функции a с помощью карты Карно

Таблица 3.12 - Минимизация функции b с помощью карты Карно

Таблица 3.13 - Минимизация функции с помощью карты Карно

Таблица 3.14 - Минимизация функции d с помощью карты Карно

Таблица 3.15 - Минимизация функции е с помощью карты Карно

Таблица 3.16 - Минимизация функции f с помощью карты Карно

Таблица 3.17 - Минимизация функции g с помощью карты Карно

Схема преобразователя кода в базисе Шеффера приведена на рисунке 3.13. При построении схемы применены микросхемы КР1533ЛА1, КР1533ЛА2, КР1533ЛА3, КР1533ЛА4.

Схема преобразователя кода в базисе Пирса приведена на рисунке 3.14. При построении схемы применены микросхемы КР1533ЛЕ1, КР1533ЛЕ4, КР531ЛЕ7.

Рисунок 3.13 - Схема преобразователя кода в базисе Шеффера

Рисунок 3.14 - Схема преобразователя кода в базисе Шеффера

Синтез преобразователя кода на основе системы дешифратор-шифратор

Синтез преобразователя кода данным методом заключается в применении полного дешифратора и шифратора. Количество выходов полного дешифратора в данном случае равно 2 4 =16, а количество входов шифратора - 2 7 =128. Задача заключается в определении входа шифратора, с которым нужно соединить соответствующий выход дешифратора для получения на его выходе нужной комбинации. Расчёт номера входа шифратора ведётся с учётом весов разрядов требуемого семиразрядного кода. На практике такой метод применять нецелесообразно из-за больших аппаратурных затрат. В таблице 3.18 приведены номера входов шифратора соответствующие номерам выходов дешифратора. Схема разработанного устройства подана на рисунке 3.15.

Таблица 3.18 - Таблица функционирования преобразователя кода

Десятичная

шифратора

Рисунок 3.15 - Схема преобразователя кода на основе системы дешифратор-шифратор

Синтез преобразователя кода на основе программируемой логической матрицы

Программируемая логическая матрица имеет п входов, k элементов И, выходы которых образуют k вертикальных шин, m элементов ИЛИ, выходы которых подключены к сумматорам по модулю 2 выполняющим роль управляемых инверторов. Выходы этих m инверторов являются выходами самой ПЛМ. Каждый элемент И имеет 2п входов, которыми он связан со всеми шинами входных сигналов и их инверсий. В линии связи включены специальные перемычки. Эти перемычки выполняются из определенного материала (например, нихром, кристаллический кремний) или в виде специальных р-n переходов так, чтобы их можно было выборочно разрушать («выжигать»), оставляя лишь те связи, которые нужны потребителю ПЛМ. В ряде типов ПЛМ выжигать перемычки может сам потребитель, подавая на соответствующие выводы корпуса импульсы тока или напряжения определенной амплитуды и длительности.

Элементы ИЛИ в ПЛМ, так же как и элементы И, имеют на входах выжигаемые перемычки, с помощью которых они подключены ко всем вертикальным шинам. После выжигания на программаторе ненужных перемычек у элементов ИЛИ также остаются лишь те связи с вертикалями, которые необходимы потребителю. Техническая реализация элементов ИЛИ такова, что после выжигания перемычек на «ни к чему не подключенных» входах ИЛИ обеспечиваются уровни логического нуля.

Аналогичным образом программируют отсутствие или выполнение инвертирования выходов ИЛИ, соответственно пережигая или оставляя перемычки на верхних входах элементов М2.

Методы технологического исполнения элементов И, ИЛИ, М2 и разрушаемых перемычек могут быть различными. С точки зрения логического проектирования существенно лишь то, что схемотехник, использующий ПЛМ, может по своему усмотрению:

Подать на любой элемент И любую комбинацию входов ПЛМ или их инверсий;

Подключить к любому элементу ИЛИ любую комбинацию вертикальных шин (выходов И);

Проинвертировать выходы любых ИЛИ.

Такие возможности позволяют очень просто реализовывать на ПЛМ преобразователи кодов или, что то же самое, системы логических функций.

Построим преобразователь кода на основе ПЛМ (рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Схема преобразователя кода на ПЛМ

3. 6.2 Синтез параллельного регистра с однофазным приёмом данных

Для того чтобы информация выводимая на индикаторы могла отображаться сколь угодно долго, а также для исключения отображения процесса подсчёта импульсов счётчиком (мерцаний) необходимо применение устройства которое позволило бы хранить полученную от двоично-десятичного счётчика информацию. Таким устройством является параллельный регистр. Число его разрядов определяется количеством разрядов информации выдаваемой счётчиком, а количество требуемых регистров - количеством требуемых элементов отображения.

Запись в регистр должна производиться после окончания подсчёта импульсов двоично-десятичным счётчиком. Перед записью регистр должен быть установлен в начальное значение (обнулен).

Для построения регистра удобно использовать D-триггеры. Для этого подходит микросхема КР1533ТМ2. схема синтезированного регистра приведена на рисунке 3.17.

Рисунок 3.17 - Схема параллельного регистра

3. 7 Проектирование параллельно-последовательного преобразователя

Данный узел разрабатываемого устройства используется для передачи данных в канал связи. Запись в регистр производится параллельно, а выдача данных - последовательно. Для исключения записи в регистр раньше окончания подсчёта импульсов применяется схема запрещающая запись до появления импульса на выходе детектора заднего фронта.

Регистр целесообразно строить на основе D-триггеров. Их количество определяется количеством информации, которую необходимо передать в канал связи. В разрабатываемом устройстве в канал связи необходимо передать 16 бит информации (по 4 бита от каждого из 4 счётчиков). Из этого следует, что количество необходимых триггеров равно 16. Схема разработанного регистра приведена на рисунке 3.18.

Принцип работы устройства следующий. Перед началом записи все триггера обнуляются. При поступлении разрешающего импульса происходит установка триггеров в состояние, соответствующее передаваемому биту информации. Далее происходит сдвиг информации в канал связи, а по завершения передачи данных все триггеры регистра устанавливаются в нулевое состояние.

Рисунок 3.18 - Схема сдвигового регистра

3. 8 Проектирование устройства управления

Блок управления предназначен для согласования во времени функционирования узлов цифрового устройства. Основными задачами блока управления являются:

Управление записью информации в регистры хранения и регистры сдвига и выдачей данных из них на индикаторы и в канал связи;

Управление передачей данных в канал связи;

Перевод устройства в исходное состояние для возможного продолжения измерения;

Выдача сигнала ошибки при превышении длительности измеряемого импульса над диапазоном измерений.

Для решения этих задач воспользуемся:

Последовательным суммирующим счетчиком с коэффициентом пересчета 16 (16 соответствует количеству передаваемой в канал связи информации).

В качестве электронного ключа, обеспечивающего сброс счётчиков и индикацию сигнала об ошибке при возникновении ошибки, используем D-триггер и элементы ИЛИ.

Используем линию задержки для согласования переключения логических элементов во времени;

Устройством сброса, для установки счётчиков и триггеров в исходное состояние.

3. 8 .1 Синтез счётчика с коэффициентом пересчёта 16

Совместно со сдвиговым регистром в устройстве передачи данных необходимо использовать счётчик. С его помощью определяется момент, когда все данные будут переданы в канал связи. Это нужно для того чтобы установить все триггеры регистра в нуль и исключить передачу неверных данных в канал связи. Целесообразно строить счётчик на D-триггерах. Для получения коэффициента пересчёта 16 нужно применить 4 триггера. Применим микросхемы КР1533ТМ2. Схема синтезированного суммирующего счётчика подана на рисунке 3.19, а временная диаграмма - на рисунке 3.20.

Рисунок 3.19 - Схема суммирующего счётчика с коэффициентом пересчёта 16

Рисунок 3.20 - Временная диаграмма счётчика с коэффициентом пересчёта 16

3. 8 .2 Разработка схемы сброса

Схема сброса предназначена для установки в исходное состояние всех триггеров, входящих в состав разрабатываемого устройства, при включении питания, а также после завершения процесса измерения и отсылки данных в канал связи. Для построения схемы сброса удобно применять перезапускаемый одновибратор. Он генерирует единичный импульс заданной длительности при поступлении на его входы определённых сигналов. Применим в качестве одновибратора микросхему КР1533АГ3. Одновибратор на этой микросхеме имеет три входа: два стартовых ST1, ST2 и вход обнуления R. Запуск одновибратора возможен несколькими способами. Для данного случая наиболее подходящим будет запуск по положительному фронту на входе ST2 при низком уровне на ST1 и высоком уровне на входе R. Схема устройства сброса приведена на рисунке 3.21 временная диаграмма поясняющая работу - на рисунке 3.22.

Длительность генерируемого импульса должна быть достаточной для надёжного сброса всех регистров. Выберем длительность равной 10 мкс. Длительность генерируемого одновибратором импульса определяется по формуле 3.37

Выберем ёмкость конденсатора равной 1000 пФ. Тогда сопротивление резистора при длительности импульса 10 мкс составит 22000 Ом.

Рисунок 3.21 - Схема сброса

Рисунок 3.22 - Временная диаграмма схемы сброса

3. 8 .3 Разработка линии задержки

Линия задержки предназначена для задержки во времени сигналов записи в регистры хранения и в сдвиговый регистр. Сигналом записи является импульс детектора заднего фронта. Задержку необходимо произвести на время

Линию задержки будем строить на микросхеме КР1533ЛА3 (элементах И-НЕ). При постройке линии задержки необходимо также учесть что детектор заднего фронта формирует импульс низкого уровня, а импульс, разрешающий запись в регистры должен иметь высокий уровень. Время задержки одного элемента составляет 10 нс, а время срабатывания триггера - 22 нс. Для задержки импульса записи в регистры хранения используем 5 элементов. Время задержки при этом составит:

Для задержки сигнала записи в сдвиговый регистр относительно сигнала записи в регистры хранения применим 6 элементов. Время задержки при этом составит:

Схема блока управления подана на рисунке 3.23. Временная диаграмма измерителя временного интервала - на рисунке 3.24.

Рисунок 3.23 - Схема блока управления

Рисунок 3.24 - Временная диаграмма измерителя временного интервала

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была разработана принципиальная схема устройства измерения длительности импульсов, обеспечивающее измерение временных интервалов длительностью не более 1000 мс с точностью 0,1 мс, и скоростью передачи данных 600.

Для обеспечения таких параметров были спроектированы основные функциональные узлы:

Формирователь импульсов;

Тактовый генератор;

Схема подсчёта импульсов;

Блок управления;

Блок отображения;

Преобразователь параллельного кода в последовательный.

Список литературы

1. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ. - М.: Машиностроение, 1993. - 256 с.

2. Кузнецов В.А. Измерения в электронике: Справочник - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 512 с.

3. Мальцева Л.А. Основы цифровой техники - М.: Радио и связь, 1987. - 128 с.

4. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Цифровая схемотехника» на тему «Проектирование цифрового устройства».

5. Мирский Г.Я. Электронные измерения - М.: Радио и связь, 1986. - 440 с.

6. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования - М.: Мир, 2001. - 379 с.

7. Орнадский П.П. Автоматические измерения и приборы. - К.; Техника, 1990. - 448 с.

8. Потёмкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 320 с.

9. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника - СПб: БХВ-Петербург, 2004. - 528 с.

10. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник - М.: Металлургия, 1988. - 352 с.

11. Якубовский С.В., Ниссельсон Л.И., Кулешова В.И. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.

12. Пухальский Г.И., Новосельцева Г.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник.- М.: Радио и связь, 1990.- 304 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Внедрение микропроцессорной и цифровой техники в устройства управления промышленными объектами. Проектирование схемы детектора фронтов, генератора тактовых импульсов, счетного устройства, блока вывода в устройство обработки, блока индикации и управления.

курсовая работа , добавлен 15.05.2012


Проектирование цифровых и логических схем, как основных узлов судовых управляющих и контролирующих систем. Основные компоненты структурной схемы и алгоритм функционирования цифрового регистрирующего устройства. Синтез и минимизация логических схем.

курсовая работа , добавлен 13.05.2009


Общая характеристика цифровых схем, их преимущества по сравнению с аналоговыми. Проектирование цифрового измерительного прибор с функциями индукционного расходомера и вольтметра постоянного напряжения, разработка его функциональной и структурной схемы.

курсовая работа , добавлен 13.02.2013


Проектирование будильника для осуществления счета времени и формирования сигнала в заданное время, анализ структурной и функциональной схем прибора. Разработка принципиальной схемы на основании выбранной элементной базы. Построение временных диаграмм.

курсовая работа , добавлен 30.05.2015


Проектирование устройства, выполняющего быстрое преобразование Фурье на 512 точек сигналов. Описание архитектуры процессоров ЦОС семейства ADSP-219x. Реализация последовательного канала связи. Разработка структурной и функциональной схем устройства.

курсовая работа , добавлен 16.01.2013


Проектирование синхронного счетчика с четырьмя выходами, циклически изменяющего свои состояния. Решение задач логического синтеза узлов и блоков цифровых ЭВМ. Разработка структурной, функциональной и электрической принципиальной схем заданного устройства.

контрольная работа , добавлен 19.01.2014


Алгоритмическое, логическое и конструкторско-технологическое проектирование операционного автомата. Изучение элементной базы простейших цифровых устройств. Разработка цифрового устройства для упорядочивания двоичных чисел. Синтез принципиальных схем.

курсовая работа , добавлен 07.01.2015


Методы измерения тока и напряжения. Проектирование цифрового измерителя мощности постоянного тока. Выбор элементной базы устройства согласно схеме электрической принципиальной, способа установки элементов. Расчет экономической эффективности устройства.

курсовая работа , добавлен 21.07.2011


Классификация цифровых измерительных приборов, разработка структурной схемы устройства измерения временных величин сигналов. Описание базового микроконтроллера и программного обеспечения. Аппаратно-программные средства контроля и диагностики устройства.

дипломная работа , добавлен 20.10.2010


Моделирование измерителя интервалов времени в MathCad. Сборка схемы генератора прямоугольных импульсов в среде программирования Electronics WorkBench. Назначение и конструкция дефектоскопа ультразвукового УД2-12. Генератор синхронизации импульсов.