Контрольная работа: Устройство для сбора и хранения информации

АЦП предпочтительно выполнить на ИС К1113ПВ1, т.к. эта схема имеет внутренний источник опорного напряжения и внутренний генератор тактовых импульсов. Время преобразования составляет 30 мксек. Микросхема К1113ПВ1 представляет собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения до 10,24 В или –5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме.

Процесс преобразования в этом АЦП осуществляется при нуле на входе В/С (гашение/преобразование). Для сброса текущего выходного кода преобразователя необходимо подать единицу (минимум на 2 мкс) на вход В/С. После этого подача нуля на вход В/С инициирует новый цикл преобразования. По окончании преобразования на выходе D/R (готовность) появляется сигнал «нуль». В процессе сбора и преобразования одновременно с сигналами готовности данных на этом выходе поддерживается единица и кодовые выходы АЦП находятся в состоянии высокого импеданса. И только по окончании преобразования, одновременно с сигналом готовности данных D/R=0 на кодовых выходах устанавливается информация, соответствующая результату преобразования.

- Uп=+5 В и -15 В; Iп=28 мА.

2.4 Выбор формирователя контрольного разряда

В качестве формирователя контрольного разряда предпочтительно применить К561СА1 – 12-разрядная схема проверки на четность. Имеет один выход Q и 13 входов, один бит – контрольный.

- Uп=+5 В; Iп=10 мкА.

2.5 Выбор ОЗУ

Оперативное запоминающее устройство предназначено для приема, хранения и выдачи информации. ОЗУ выполняются в виде интегральных схем и делятся на статические и динамические. Наиболее распространены статические ОЗУ. Они могут быть одно- и многоразрядными. Элементом памяти статических ОЗУ является триггер.

В зависимости от требуемого объема памяти, быстродействия и разрядности, выбираем статическое ОЗУ К537РУ3. Основные параметры этой микросхемы:

- емкость, бит – 4096 на 1 разряд

- время выработки адреса – 240 нс.

- Uп=+5 В; Iп=12 мА.

???.

2.6 Выбор автогенератора и делителя частоты

В качестве генератора можно применить схему мультивибратора, построенного на ИМС, однако также можно применить кварцевый генератор с ИМС К176ИЕ12. Схема включения автогенератора приведена на рис.2.1.

Микросхема К176ИЕ12 представляет собой двоичный счетчик на 60 и 15-рпзрядный делитель частоты. Кварцевый генератор вырабатывает тактовые импульсы с частотой 32768 Гц. Его параметры:

- Uп=5-10 В; Iп=5 мкА.

Для делителя частоты выбираем микросхему К176ИЕ1 – шестиразрядный счетчик-делитель, который удобно использовать с таймером. Сброс выходных данных в ноль асинхронный, когда на вход R придет высокий уровень - Uп=5-10 В; Iп=0,25 мА.

???.

2.7 Выбор схемы увеличения адреса ОЗУ

Выберем в качестве счетчика микросхему К176ИЕ1-шестиразрядный счетчик-делитель. Так как по условию задания количество разрядов 6, то реализовать счетчик на одной микросхеме не представляется возможным, поэтому необходимо применить две последовательно соединенных микросхемы. Схема увеличения адреса ОЗУ приведена на рис. 2.3.

Микросхема К176ТМ2 содержит два D – триггера, имеющих два входа асинхронного управления S и R. Триггер переключается по положительному перепаду на тактовом входе С, при этом логический уровень, присутствующий на входе D, передается на выход Q. Входы сброса R и установки S триггера не зависимы от тактового входа C и имеют высокие активные уровни. Максимальная тактовая частота до 5 МГц, но время фронта тактового сигнала не должно превышать 5 мкс. - Uп=5-10 В; Iп=3 мкА.

2.8 Выбор счетчика каналов

Счетчик каналов должен иметь коэффициент деления равный числу каналов. Счетчик каналов можно построить на микросхеме К176ИЕ1. Выходы счетчика подключаются на шины управления аналоговых ключей.

2.9 Выбор схемы управления

В качестве основного элемента используем микросхему К561ИЕ8 – счетчик-делитель на 10. Выходных состояний у данного счетчика – 10, соответствующих счету от 0 до 9. Длительность каждого тактового импульса должна быть больше 250 нс, поэтому максимальная тактовая частота – 2 МГц. При напряжении питания 5 В тактовая частота не превышает 0,6 МГц.

- Uп=5-10 В; Iп=50 мкА.

2.10 Выбор источника питания

Согласно условию задания питание устройства осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Выбираем трансформатор ТПП-127/220/50. Для питания микросхем необходимо применить стабилизированные источники вторичного питания на напряжение 5 В и двухполярное напряжение ±15 В. Этим требованиям удовлетворяют микросхемы К142ЕН5А и К142ЕН6А – интегральные стабилизаторы напряжения, выполненные методом полупроводниковой технологии на основе биполярных транзисторов с изоляцией p-n переходом и диэлектриком.

3. Электрический расчет принципиальной схемы и отдельных узлов

3.1 Расчет коммутатора аналоговых ключей и счетчика каналов

Согласно техническому заданию аналоговый ключ должен коммутировать 16 измерительных каналов, так как микросхема К561КП2 имеет восемь входов, то используем две такие микросхемы. Управление коммутатором осуществляется счетчиком каналов тремя разрядами управления А, В, С, выполненными на микросхеме К176ИЕ1. Переключение между мультиплексорами осуществляется Т-триггером, созданным из D-триггера.