Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Июня 2014 в 16:11, курсовая работа
При включении питания схемы или после нажатия кнопки «Сброс» блок «Ф.сброс» устанавливает в активный уровень сигнал «Сброс», который держит блоки «УА1», «УА2», «УА3» и делитель в сброшенном состоянии. Так как блок «Делитель» сброшен, то в этом режиме сигнал «Измерение» имеет активный уровень. Следовательно блоки «В1» и «В2» пропускают импульсы от датчика или внутреннего генератора, но вход сброса у всех микросхем имеет приоритет по отношению к другим входам, поэтому состояние блоков «Делитель», «УА1», «УА2», «УА3» меняться не будет, т.е. на индикаторах будут высвечиваться нули.
Задание
3
1. Разработка функциональной схемы устройства
4
2. Разработка блоков пульсометра
6
2.1 Разработка блоков «В1» и «В2»
6
2.2 Разработка делителя и блока «Ф.измер.»
6
2.3 Разработка счётчиков «УА1», «УА2», блоки «Ф1», «Ф2»
7
2.4 Разработка счётчика «УА3»
11
2.5 Разработка блоков «ПК1», «ПК2»
12
2.6 Разработка блока «ПК3»
14
2.7 Расчёт ключа
15
2.8 Разработка блока «Ф.сброс»
16
2.9 Разработка блока «Ф.старт»
17
Заключение
Карты Карно для каждого сегмента
fa:
|
fb:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fc:
|
fd:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
fe:
|
ff:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
fg:
|
|
По получившимся для каждого сегмента функциям составляем принципиаль-ную схему блоков ПК1, ПК2.
Рис. 2.5. Схема блоков «ПК1», «ПК2»
Примечание: каждый триггер имеет прямой и инверсный выходы, следовательно на входы блоков «ПК1», «ПК2» подключаем не на выходы Q через инверторы, а непосредственно к выходам .
2.6 Разработка блока «ПК3»
Блок «ПК3» преобразует код от блока «УА3» в семисегментный код для третьего индикатора. На третьем индикаторе отображаются только цифры «0», «1», «2», «3». В случае цифр «0», «2», «3» сегменты a и d горят, а в случае цифры «1» - эти сегменты не горят, следовательно для сегментов a и d будет одна и та же целевая функция. Сегмент b горит при любой цифре, следовательно его через резистор подключаем на землю.
Таблица истинности для блока «ПК3»
Q2(2) |
Q3(1) |
Q4(3) |
fa |
fb |
fc |
fd |
fe |
ff |
fg | |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Карты Карно для каждого сегмента
|
fa,fd:
|
fc:
|
fe:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
ff:
|
fg:
|
fb:
|
По получившимся для каждого сегмента функциям составляем принципиаль-ную схему блока «ПК3».
Рис. 2.6. Принципиальная схема блока «ПК3»
2.7 Расчёт ключа
По заданию нужно применять индикаторы с общим анодом. Отсюда следует, что общий анод подключён на +Eпит., а катод каждого сегмента – к коллектору транзистора. Следовательно применяем тип ключа, изображён-ный на рис. 2.9.
Рис.2.7. Схема ключа
В качестве семисегментного индикатора выбираем АЛС333Б1, у которого прямое падение напряжения Uпр=2В, прямой ток IС=20 мА. В качестве ключевого транзистора выбираем 2N4123, у которого ICmax=100мА, B=100..250. При этом для расчёта R2 берём минимальное значение B равное 100, считаем, что контактный потенциал базо-эмиттерного перехода равен U0=0.75В, напряжение насыщения транзистора Usat=0.2В выходное напряжение высокого уровня микросхем ТТЛ составляет UOH=2.4В.
Сначала рассчитаем необходимое значение R1:
Ом. Ближайший номинал из стандартного ряда – 130 Ом. Следовательно R1=130 Ом.
Рассчитаем ток базы транзистора: А
И по этим данным рассчитываем необходимое значение R2:
кОм. Ближайший номинал из стандартного ряда –
8.2 кОм. Следовательно R2=8.2 кОм.
2.8 Разработка блока «Ф.сброс»
Функция блока «Ф.Сброс» заключается в следующем: при включении питания схемы или при нажатии кнопки «Сброс» устанавливать и удержи-вать сигнал «Сброс» для блоков «УА1», «УА2», «УА3» и «Делитель».
Для решения данной задачи можно использовать D триггер, включив его как R-S триггер.
Микросхемы в управляющих автоматах имеют низкий активный уровень сброса, а в делителе – высокий. Как видно из схемы, при включении питания или нажатии кнопки выход Q триггера устанавливается в высокий уровень, соответственно - в низкий. Отсюда следует, что выход Q подключается к входам сброса блоков УА, а не - к входам сброса делителя. На кнопку «Сброс» не требуется ставить защиту от дребезга, т.к. дополнительное нажатие кнопки только сформирует дополнительный импульс сброса. В RC – цепи сброса R берём равным 1KОм, C=4.7мкФ. Отсюда формируем требования к источнику питания: скорость нарастания напряжения dU/dt в момент включения должна быть не менее 5В/мс, т.е примерно в десять раз превышать скорость нарастания напряжения на конденсаторе.
2.9 Разработка блока «Ф.старт»
Блок «Ф.старт» должен снимать сигнал «сброс» при нажатии кнопки «Старт». Выход «Старт» данного блока подключён к входу триггера в блоке «Ф.Сброс». При нажатии кнопки на вход подаётся активный уровень, и сигналы сброса снимаются. После этого начинается процесс насчёта блоков УА и делителя до тех пор, пока делитель не досчитает до 600000. Если нажать кнопку «Старт» во время насчёта, то система на это не отреагирует. Если нажать кнопку «Старт» после окончания насчёта, то система на это также не отреагирует, т.к. при этом насчёт будет блокировать отсутствие сигнала «Измерение». Чтобы установить сигнал «Измерение», сначала необходимо нажать кнопку «Сброс», и только после этого начинать новое измерение, нажав кнопку «Старт». На Входе триггера S ставим инвертор, так как значения на выходах триггера 1 1 недопустимы.
Рис.2.8. Блок «Старт-Сброс».
Заключение
В ходе курсовой работы был разработан цифровой пульсометр, обладающий следующими особенностями: 1) Измеряет количество ударов сердца в течение 60 секунд, после чего выводит на индикаторы общее количество ударов; 2) Имеет две кнопки для управления: «Старт», которая позволяет начать измерение, при условии, что количество ударов на индикаторах от предыдущего измерения сброшено и «Сброс», которая обнуляет количество ударов на индикаторах.