Курсовая работа: Разработка схемы управления на дешифраторе

В схеме разряды управляющего числа соответствуют сигналам:

0-й разряд – Упр1,

1-й разряд – Упр2,

2-й разряд – Упр3,

3-й разряд – Упр4.

Таким образом, когда Упр1=0 и Упр4=1 при любых сигналах Упр2 и Упр3 запускается генератор. Во всех остальных случаях запуска генератора не происходит.

Временные диаграммы построены для сигналов:

Start – стартовый сигнал;

Упр1 – 0-й разряд управляющего числа;

Упр4 – 3-й разряд управляющего числа;

C – сигнал с выхода блока обработки результатов дешифрования;

Ген – сигнал с выхода генератора;

Готовн – сигнал готовности к приему нового управляющего числа.

τ1 – задержка формирования сигнала на выходе блока обработки результатов дешифрования (равна суммарной задержке распространения сигнала в регистре, в дешифраторе и на логическом элементе И-НЕ).

τ2 – задержка формирования сигнала готовности к приему нового управляющего числа, сформированная линией задержки (τ2 > τ1).

Рис. 1. Временные диаграммы работы схемы управления на дешифраторе

2 Разработка принципиальной схемы

При разработке принципиальной схемы было принято решение об использовании микросхем серии КР1533. Это маломощные быстродействующие цифровые интегральные микросхемы, построенные на основе ТТЛШ технологии. Допуск на напряжение питания для этой серии составляет ± 10%. Микросхемы серии КР1533 имеют наибольший порог переключения среди микросхем ТТЛ – 1,52 В и, как следствие, наибольшую помехоустойчивость. Входы микросхем этой серии можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно. Использование микросхем одной серии решает проблему совместимости.

Блок запоминания состоит из регистра хранения информации КР1533ТМ8, содержащего 4 синхронных D-триггера. Сброс триггеров происходит при подаче логического 0 на вход R, запись по переднему фронту тактового импульса на входе CLK. Информация на входах D1 – D4 может меняться в любой момент, она важна лишь непосредственно перед изменением сигнала на входе CLK с логического 0 на логическую 1.

Блок дешифрования управляющего кода реализован на микросхеме К1533ИД3. Это дешифратор, имеющий 4 адресных входа 1, 2, 4, 8, два инверсных входа стробирования STR, объединенных по И, и 16 выходов 0 – 15. Если на обоих входах стробирования логический 0, то на том из выходов, номер которого соответствует десятичному эквиваленту входного кода (вход 1 – младший разряд, вход 8 – старший), будет логический 0, на остальных выходах – логическая 1. Если хотя бы на одном из входов стробирования логическая 1, то независимо от состояний входов на всех выходах микросхемы формируется логическая 1.

Блок обработки результата дешифрования построен на микросхеме КР1533ЛА1, которая представляет собой два логических элемента 4И–НЕ. В блоке используется только один из элементов, второй элемент используется в схеме сброса по питанию регистра.

Блок формирования сигнала готовности к приему нового управляющего кода реализован на микросхемах КР1533ТМ2 и КР1533ЛН1. Микросхема КР1533ЛН1 представляет собой 6 логических элементов НЕ и служит для формирования задержки распространения стартового сигнала, поступающего на вход установки в 1 триггера КР1533ТМ2. Задержка каждого элемента 12 нс, общая задержка линии задержки τ2 = 6*12 нс = 72 нс. Задержка формирования сигнала на входе сброса генератора с момента поступления стартового сигнала равна суммарной задержке распространения сигнала на регистре ТМ8, дешифраторе ИД3 и логическом элементе ЛА1: τ1 = 17 + 33 + 18 = 68 нс. Таким образом, выполняется неравенство τ2 > τ1 , обеспечивающее правильное функционирование схемы.

Микросхема ТМ2 содержит два D-триггера, в схеме же используется только один. При логической 1 на входе D по переднему фронту тактового импульса на входе CLK триггер устанавливается в единичное состояние. При сигнале низкого уровня на входе R триггер устанавливается в нулевое состояние, а при сигнале низкого уровня на входе S – в единичное.

В качестве тактового генератора использована микросхема КР1533АГ3 – сдвоенный ждущий мультивибратор. В схеме используется только один мультивибратор. Он имеет два входа для запуска D, объединенных по И, вход сброса R, выводы C и RC для подключения времязадающих элементов, прямой и инверсный выходы. Логический 0 на входе R прекращает генерацию импульса и принудительно устанавливает выходы мультивибратора в исходное состояние независимо от состояния других входов.

Для защиты схемы от высокочастотных помех в цепях питания в схему вводят несколько конденсаторов, по числу корпусов микросхем, и один электролитический конденсатор для защиты от низкочастотных помех.

3 Электрический расчет

Для определения максимальной потребляемой мощности необходимо суммировать мощности всех интегральных микросхем. Потребляемую мощность для каждой микросхемы возьмем из справочника:

КР1533ТМ8 – P1 = 70 мВт;