ЦУА_КР2_ЗАД_МУ

ACER: 013 ЦУА\ЦУА_КР2_ЗАД_МУ.docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра АТПП

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИКИ»

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

И

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

Уфа 2013

1

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов спе-

циальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и произ-

водств (по отраслям)» и слушателям бакалавриата по направлению подготов-

ки 220200 для изучения разделов дисциплины «Цифровые устройства авто-

матики».

Составитель: Сафаров М.Р., доц., канд. тех. наук

Рецензент: Краснов А.Н.., доц., канд. тех. наук

© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2013

2

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

«РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ»

1. Комбинационная логическая схема

1.1. Произвести синтез одновыходной комбинационной схемы. При по-

строении схемы использовать только элементы И-НЕ (см. табл.1*)

*) Вариант А- в табл.1 указаны номера наборов, на которых функция четырех аргументов равна 1.

Вариант В- в табл.1 указаны номера наборов, на которых функция четырех аргументов равна 0.

1.2. Начертить принципиальную схему с указанием в спецификации типов используемых ИС серии К155. Определить мощность источника пита-

ния. На принципиальной схеме указать номера входов используемых ИС.

1.3. Начертить принципиальные схемы ИС К155ЛА3 и К155ЛА8 (по одному элементу И-НЕ) и выписать их полные паспортные данные из спра-

вочника. Уметь объяснять назначение и роль параметров, приводимых в пас-

портных данных. Принципиальные схемы упомянутых ИС должны образо-

вывать общую схему, в которой выход К155ЛА3 управляет одним из входов ИС К155ЛА8. Обратить внимание на реакцию последующего элемента, кото-

рая возникает как следствие управляющего сигнала предыдущего элемента.

1.4. Начертить принципиальную схему логического индикатора (один канал), используемого в работе 101. Объяснить его действие и обосновать выбор используемых элементов.

2. Двухразрядный двоично-десятичный

счетчик импульсов

Спроектировать двухразрядный двоично-десятичный счетчик. Первый десятичный разряд – синхронный счетчик на JK – триггерах. Второй деся-

тичный разряд - асинхронный счетчик на JK – триггерах (варианты заданий см. в табл.2**).

**) А – проектируется счетчик на сложение. В табл.2 указана последо-

вательность состояний триггеров счетчика в виде десятичных номеров дво-

ичных наборов. Например, для варианта 21А указана последовательность пе-

реходов счетчика в виде 0,2,1,3,11,4,12,14,13,15. Всего десять цифр, соответ-

ствующих десяти состояниям счетчика (шесть состояний-запрещенные).

Исходное состояние 010 – 00002 (ЦОУ отображает цифру 0), после пер-

вого импульса счетчик переходит в состояние 210 – 00102 (ЦОУ отображает

4

цифру 1),, после четвертого имульса – 1110 – 10112 (Q4=1, Q3=0, Q2=1, Q1=1),

где Qiсостояние i-того триггера счетчика) (ЦОУ отображает цифру 4).

В - проектируется счетчик на вычитание, т.е. приведенная в табл.2 по-

следовательность берется обратной (читается справа налево). Для варианта

21В, например, последовательность цифр будет следующей

15,13,14,12,4,11,3,1,2,0 (т.е. исходному состоянию 1510=11112 соответствует

5

Q4=1, Q3=1, Q2=1, Q1=1, что кодирует число 910 (ЦОУ отображает цифру 9)).

Каждый последующий импульс уменьшает содержимое счетчика на единицу.

2.1. Младший десятичный разряд

(синхронный счетчик на JK-триггерах)

2.1.1. Используя методы проектирования, рассмотренные в [3, 5], cпроектировать принципиальную схему синхронного счетчика (десятичный разряд «единицы»).

2.1.2. Представить принципиальную схему синхронного счетчика с указанием в спецификации типов используемых ИС серии К155. В схеме предусмотреть вход и способ установки исходного состояния. В целом син-

хронный счетчик имеет 2 входа (счетный и вход установки исходного со-

стояния), 4 прямых и 4 инверсных выхода.

2.2. Старший десятичный разряд

(асинхронный счетчик на JK-триггерах)

2.2.1. Используя методы проектирования, рассмотренные в [3, 5], cпроектировать принципиальную схему асинхронного счетчика (десятичный разряд «десятки»).

2.2.2. Представить принципиальную схему асинхронного счетчика с указанием в спецификации типов используемых ИС серии К155. В схеме предусмотреть вход и способ установки исходного состояния. В целом асин-

хронный счетчик имеет 2 входа (счетный и вход установки исходного со-

стояния), 4 прямых и 4 инверсных выхода.

2.2.3. Выписать паспортные данные триггера К155ТМ1.

6

3.Дешифратор для управления отсчетным устройством

3.1.Для своего варианта двоично-десятичного кода спроектировать дешифратор. Cогласовать с дешифратором цифровое отсчетное устройство

(варианты см. в табл.3). Выписать из справочника паспортные данные ис-

пользуемого отсчетного устройства. Уметь объяснять назначение и роль па-

раметров, приводимых в паспортных данных ЦОУ.

3.2. Представить совмещенные принципиальные схемы дешифратора и цифрового отсчетного устройства. На выходе дешифратора использовать ИС с выходным транзистором типа «открытый коллектор», а его эмиттер соеди-

нен с общей точкой (минус источника питания ИС). Выходной транзистор дешифратора предназначен для включения, в требуемый момент, тока катода

(для ИН-14) или тока сегмента (для АЛС 324).

3.3. В принципиальной схеме (см.п.3.1) выделить (из необходимого множества контуров) один замкнутый контур тока (катода или сегмента), за-

писать для последнего ЗНК из которого рассчитать требуемое значение бал-

ластного сопротивления (ЗНК - закон напряжений Кирхгофа).

7

4. Структурная схема двухразрядного двоично-десятичного

счетчика импульсов с индикацией

4.1. Представить структурную схему двухразрядного двоично-

десятичного счетчика импульсов. В схеме представить:

-выходы, подсоединяемые ко входам дешифраторов;

-выход синхронного счетчика, подающий импульсы на счетный вход асинхронного счетчика (разряд «десятки»);

-выход асинхронного счетчика, подающий импульсы на счетный вход счетчика (разряд «сотни»);

-схему блока с нормально-разомкнутой кнопкой, при нажатии послед-

ней выдается приказ «установка исходного состояния» с низким активным уровнем «0» (0В).

4.2. Представить на одной странице временные диаграммы синхронно-

го и асинхронного счетчиков с учетом времени задержки переключения триг-

геров. Сопоставить представленные временные диаграммы.

5.Вопросы к защите курсовой работы

1.Построить временную диаграмму асинхронного счетчика (без учета времени задержки переключения триггеров).

2.Найти схему соединения тактовых входов триггеров асинхронного счетчика из JK-триггеров (тактируются задним фронтом).

3.Определить выражения функций для информационных входов двух триггеров (по указанию преподавателя).

4.Представить схему соединения десятичных разрядов (указать к ка-

кому из восьми выходов синхронного счетчика (разряд «единицы») следует подсоединить счетный вход асинхронного счетчика (разряд «десятки»)).

5. Представить схему установки исходного состояния. Исходным счи-

тать состояние, после установки которого на ЦОУ высветится младшая циф

8

ра десятичного разряда варианта, выданного при защите.

6. Для своего исходного варианта индикатора представить схему кон-

тура тока одного сегмента (или одного катода, для ИН-14) для АЛС-324.

Обосновать расчет балластного сопротивления, путем написания ЗНК для замкнутого контура. Указать, при каком состоянии (замкнутом или разомк-

нутом) транзистора, входящего в контур, высвечивается сегмент или катод. 7. Построить временную диаграмму, описывающую поведение D-или

JK триггера при заданных исходных данных.

ПРИЛОЖЕНИЕ

П1.1. ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ ИНДИКАТОРОВ АЛС 324А(Б)

П1.1. Соединение выводов с излучающими сегментами Таблица П1.1

П1.2. Параметры индикаторов АЛС 324А(Б)

Таблица П1.2