Пристрій формування імпульсно-часової кодової групи

року міністерство освіти Російської Федерации.

Державний університет аерокосмічного приборостроения.

Кафедра № 41.

Курсовой проект защищен з оценкой:

Викладач: Жаринов О.О.

Пристрій формирования.

импульсно-временной кодовою группы.

Пояснювальна записка до курсовому проекту з дисципліни «Електроніка «.

41.ЭУ.2201.01.КП Проект выполнил.

Цейко П.В. студент грн. 4841.

Санкт-Петербург.

2000 г.

Содержание Введение…5 1. Розробка і вибір функціональної схеми устрою формування ИВКГ…6 1.1. Структурна схема з урахуванням дешифраторів і ФИ…6 1.2. Структурна схема з допомогою ПЗУ…8 2. Вибір елементної базы…10 3. Розробка принципової схеми устрою формування ИВКГ…12 4. Розробка конструкції устрою формування ИВКГ…13 5. Розрахунок надійності устрою формування ИВКГ…14 6.

Заключение

…15 7.

Литература

…16.

Завдання курсове проектирование.

Потрібна розробити пристрій формування импульсно-временной кодовою групи з такими основними характеристиками:

[pic]=2мкс;

[pic]=3мкс;

[pic]=5мкс;

[pic]=5мкс;

[pic]=7мкс;

Проектоване пристрій має виробляти формування импульснотимчасової кодовою групи щоразу, коли з його вхід надходить одиночний імпульс, як і показано на рис. 1.

U1.

t1.

U2.

U3.

[pic] [pic] t2.

[pic].

Мал.1 Тимчасова діаграма устройства.

Список прийнятих буквених обозначений ИВКГ — импульсно-временная кодова група СК — согласующий каскад Сч — лічильник імпульсів СУсуммирующий підсилювач ФМ — формирователь импульсов.

На підвищення помехоустойчивости систем передачі й обробки інформації широко використовується заміна одиночних імпульсних сигналів так званими импульсно-временными кодовими групами, які з кількох імпульсів, мають зазвичай однакові амплітуди, з жорстко заданими длительностями і інтервалами між импульсами.

Використання таких груп як підвищує перешкодозахищеність, але і дозволяє часом організувати передачу за однією лінії зв’язку різних команд, відмінних параметрами кодових групп.

Іншим, щонайменше важливим, застосуванням пристроїв, формують импульснотимчасові кодові групи, є синхронізація роботи різних пристроїв автоматики та обчислювальної техники.

Особливістю устрою, запропонованого для курсового проектування, і те, що початок формування импульсно-временной кодовою групи (далі ИВКГ) визначається лише моментом початку вхідного сигналу і залежить з його продолжительности.

Позаяк у завданні розробці устрою не накладається обмеження на методи, структурну схему і елементарну базу устрою, то, очевидно, що варіантів розв’язання поставленого завдання може бути кілька. Розглянемо найприйнятніші з них.

1. Розробка і вибір функціональної схеми устрою формування импульсно-временной кодовою группы.

На розробку і вибору функціональної схеми проектованого устрою насамперед потрібно вивчити і оцінити саму ИВКГ.

Аналіз мал.1, де відбиті тимчасові співвідношення ИВКГ, дозволяє: зробити деякі выводы:

1. тривалості всіх формованих імпульсів і пауз з-поміж них кратні 1 мкс;

2. загальна тривалість ИВКГ дорівнює 16 мкс;

3. ИВКГ складається з 5 тимчасових інтервалів: 2,3,3,4,4.

Задля реалізації устрою, формує цю ИВКГ, можуть бути запропоновані такі структурні схемы:

1. Структурна схема формирователя ИВКГ з урахуванням дешифратора і формирователя импульсов.

Структурна схема формирователя ИВКГ з урахуванням дешифраторів і формирователей імпульсів (далі ФМ) й гарантована відповідна їй тимчасова діаграма представлена на рис. 2.

Согласующий каскад перетворює вхідний сигнал до виду, необхідного для стійкого спрацьовування триггера. Вихідний сигнал согласующего каскаду (СК) своїм переднім фронтом запускає тригер, який, своєю чергою, дозволяє проходження на вхід СЧ імпульсів із виходу ГТИ.

Генератор тактових імпульсів виробляє послідовність імпульсів з высокостабильным періодом повторения.

На виході СЧ формується цифровий код, відповідний числу які поступили з його вхід імпульсів ГТИ. Код, відповідний надходженню першого імпульсу, викликає спрацьовування ДШ1, який запускає ФИ1, яка формує перший імпульс ИВКГ. Спрацьовування ДШ2 і запуск ФИ2 відбудуться на той час, коли вихідний код лічильника дорівнюватиме інтервалу між перших вражень і другим імпульсами. Третій імпульс ИВКГ буде сформовано, коли код лічильника відповідає необхідному інтервалу між перших вражень і третім імпульсами. Сформований третій імпульс ИВКГ викликає зворотне спрацьовування триггера і схеми припиниться до появи наступного вхідного імпульсу. Як це випливає з описи роботи схеми, тригер призначений щоб уникнути формування кількох ИВКГ у разі, якщо тривалість вхідного імпульсу перевершує тривалість ИВКГ, що може спричинити до переповненню лічильника і початку повторного циклу рахунки. Підсилювач суммирующий служить для об'єднання вихідних імпульсів всіх формирователей і через посилення отриманого сигналу за амплітудою. Вихідний каскад здійснює узгодження підсилювача з нагрузкой.

Переваги даної структурної схеми: > висока стабільність формованої ИВКГ; > відносна простота при простих ИВКГ;

[pic].

[pic].

Рис. 2 Структурна схема формирователя ИВКГ на дешифраторах і ФИ (a) і тимчасова діаграма її работы (б) Недостатки: > неможливість зміни характеристик ИВКГ у процесі експлуатації устрою; > нестабільність початку формування ИВКГ у межах периода.

ГТИ.

2. Структурна схема з допомогою ПЗУ.

Така структурна схема зображено на рис. 3.

У вихідний сигнал СК переднім фронтом запускає тригер, який, своєю чергою, дозволяє проходження на вхід многоразрядного лічильника (СЧ) імпульсів із виходу генератора тактових імпульсів (ГТИ). Лічильник підраховує кількість котрі відвідують його вхід імпульсів і формує у своїх виходах відповідний двоїчний код. Натомість цей двоїчний код служить адресами вибору осередків пам’яті ПЗУ. У кожній із выбираемых осередків у тому ж розряді мали бути зацікавленими запрограмовані «0 «чи «1 «відповідно до необхідної ИВКГ. У другому розряді ПЗУ наприкінці ИВКГ має бути записаний сигнал установки у початковий стан всього устройства.

На див. мал.5 цей сигнал показаний з діаграми з номером 6 як імпульсу позитивної полярности.

Недолік такий схеми залежить від відносної дорожнечі ПЗУ і його програмування на спеціальному программаторе.

Переваги такий структурної схеми зводяться до чого: > можна легко створити ИВКГ значної складності шляхом відповідного програмування ПЗУ; > можливе вироблення одночасно кількох різних ИВКГ, формованих програмуванням кількох розрядів ПЗУ; > значне зменшення апаратних затрат.

3. Загальний вывод:

З завдання курсового проектування, найдоцільніше використовувати 2-ї варіант структурної схеми, оскільки ИВКГ має найменшу складність, і высокою точність ИВКГ.

1 2 3.

4 5.

Рис. 3 Структурна схема з допомогою ПЗУ.

Тимчасові діаграми, поясняющие роботу схеми, показані на рис. 3.

U1.

t1.

U2.

t2.

U3.

t3.

U4.

t4.

U5.

t5.

U6.

Рис. 4 Тимчасові діаграми, поясняющие роботу схеми з допомогою ПЗУ.

2. Вибір елементної базы.

Вибір елементної бази здійснюється шляхом перебування компромісу між апаратними витратами і швидкодією. З огляду на швидкодія даної схеми очевидно використання мікросхем ТТЛ всім елементів крім ПЗУ.

Тут є мікросхеми серій 155, 555, 1533 та інші. Оскільки ніяких особливих обмежень у цю розробку не пред’являється, то виберемо мікросхеми серії 155 для основних елементів, найточніше підходящі з погляду апаратних витрат. Як елементів формування ИВКГ ПЗУ серії 556, які можна використані що з цифровими мікросхемами ТТЛ типа.

3. Розробка принципової схеми формування ИВКГ.

Вивчивши мал.1 із заданої ИВКГ, можна дійти невтішного висновку, що все послідовність входить у [pic]периодов тривалістю [pic] чи 17 тактів ГТИ.(17-ый використовується для скидів счётчика і триггера) Частота ГТИ мусить бути [pic]. Вочевидь, що послідовну роботу в 17 тактах може забезпечити 5-и розрядний двоїчний лічильник чи четырехразрядный лічильник і тригер для зчитування і збереження 17-го импульса.

Тимчасова діаграма його праці та відповідна необхідна ИВКГ показано на див. мал.5 За підсумками аналізу даної тимчасової діаграми можна скласти прошивання ПЗУ (табл.1) для цифрового автомата, до складу якої входять (в відповідності зі структурної схемою на рис.3): V тригер (D) V генератор тактових імпульсів (ГТИ) V схема збігів (І) V лічильник імпульсів (СЧ) V постійне запам’ятовуючий пристрій (ПЗУ) Ця таблиця істинності (чи таблиця функціонування) розроблюваного цифрового автомата приведено нижче. Там буквою [pic] вказано сигнал снимаемый з інверсного виходу триггера, а буквою T — зі входу триггера .

Табл.1 Прошивання ПЗУ для заданого устрою. T#A0#A1#A2#A3#[pic]##D0#[pic]#[pic]##0#0#0#0#0#1##1#[pic]#[pic]##0#0#0#0#1#1##1####0#0#0#1#0#1##0####0#0#0#1#1#1##0####0#0#1#0#0#1##0####0#0#1#0#1#1##1#[pic]#[pic]##0#0#1#1#0#1##1####0#0#1#1#1#1##1####0#1#0#0#0#1##0####0#1#0#0#1#1##0####0#1#0#1#0#1##0####0#1#0#1#1#1##1#[pic]###0#1#1#0#0#1##1####0#1#1#0#1#1##1####0#1#1#1#0#1##1####0#1#1#1#1#1##1####1#0#0#0#0#0##0####.

4. Розробка конструкції устрою формування ИВКГ. Найбільш прийнятну варіант виконання розробленого устрою — в одній платі з одне чи двостороннім друкованим монтажем. Реальний розмір плати, і навіть тип розняття, визначається конструкцією загального устрою, частиною якого є дана розробка. Проте, бо така інформація відсутня, то приймемо в основі одне із стандартних розмірів плат і придатний цілей під'єднання розробленого устрою розняття. Основні моменти, що визначають конструкцію, такі: У устрої лише п’ять мікросхем. Усі мікросхеми виконані корпусах типу 238.16−2 Це пластмасові корпусу з 14-ма висновками. Крок між висновками — 2,5 мм. Розмір друкованої плати може бути обраний відповідно до кількома стандартами [5]. Зокрема, числові значення основних розмірів друкованих плат згідно з рекомендаціями МЕК [5] (міжнародна електротехнічна комісія) вибираються з урахуванням вихідного типорозміру H0[pic]В0=100[pic]100 мм за системою заходів. Розмір вибирається кратно U=44,45 мм відповідно до выражением:

Н=Н0+nU, де n=0,1,2,3…

Розмір У вибирається відповідно до выражением:

В=В0+n (60, де n=0,1,2,3… Найпоширеніші розміри друкованих плат: Н=144,5; 233,35; 322,25; 366,7 мм В=160; 220; 280; 400 мм Виберемо найменші розміри, оскільки наше пристрій цілком вільно то, можливо розміщено за показ такої платі. Як з'єднувального розняття виберемо СНО51, контакти якого впаюються у плату. Такий вибір обумовлений дуже широкої поширеністю цього розняття як і вітчизняної, і у зарубіжної апаратурі.

Креслення конструкції друкованої плати з розніманням і эскизным розташуванням елементів зображений листку 2 формату А4. Елементи на платі розташовані за принципом функціональної близькості. Розведення провідників друкованої плати ручним способом є дуже трудомістким процесом і нині виконується з допомогою комп’ютерних систем автоматизації проектування друкованих плат, наприклад, PCAD.

Расчет надійності устрою формування ИВКГ. Для проведення розрахунку треба зазначити: типи елементів, інтенсивність відмов (і елементів різних типів і кількість елементів Ni кожного типу, входять до системи. Облік експлуатаційних умов зводиться у виборі типів елементів, здатних працювати у заданих умовах. Розрахунок виконують за такою схемою: все елементи розбивають на групи з однаковим інтенсивністю відмов всередині групи і підраховують кількість елементів групи за таблицями знаходять середні інтенсивності відмов елементів кожної групи обчислюють твір Ni (i розраховують загальну інтенсивність відмов з усіх груп элементов:

(=[pic](i визначають ймовірність безвідмовної роботи під час t=10.

P (t)=1-t[pic](Значення інтенсивності відмов елементів за групами: (((10−6) логічні елементи — 0,05 лічильник К155ИЕ4 — 4,2 резистор — 0,25 кварцовий резонатор — 0,3 динамічний D тригер — 1,5 Розрахунок: Обчислюємо твір Ni (i кожної з груп: (((10−6) 2 резистора — 0,5 Один кварцовий резонатор — 0,3 Два триггера — 3 Один двоїчний четырехразрядный лічильник -4,2 4 логічних елементів — 0,2 Розраховуємо загальну інтенсивність відмов: (=[pic](=0,5+0,3+3+4,2+0,2=8,2 (10−6 Знаходимо ймовірність безвідмовної роботи під час: t=10:P (t)=1 — t[pic](=1−8,2(10−6= 0,9 999 918 Знаходимо час безвідмовної роботи: Tср=[pic]121 951,22ч.

6.

Заключение

.

Через війну курсового проектування: проаналізовані два варіанта структурних схем пристрої і обраний найприйнятніший і економічніший з погляду вартості проведено аналіз логічних висловів, визначальних принципову схему устрою розроблена принципова схема устрою розроблена конструкція устройства.

7. Список літератури.

Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. Цифрові устрою: навчальних посібників для ВТУЗІВ. СПб.: Політехніка, 1996 р Шило В. Л. Популярні мікросхеми ТТЛ.- М.: «Аргус ». 1993 р. Довідник. Буличов О. П. та інші. Аналогові інтегральні схеми. Довідник. Мінськ «Білорусь «1993 р Горбачов Г. Н., Чаплыгин Е. Е. Промислова електроніка. М. Энергоатомиздат. 1988 р Застосування інтегральних мікросхем в електронної обчислювальної техніки. Під ред. Файдулаева Б. М. М. «Радіо і зв’язок », 1986 р ———————————- |ГТИ |Ланцюг | | | | |ВК | | | | | |ПЗУ | | | | | |У розділі ст | | | | | |R | | | | | |P.S | | |З T | | |R | | | | | |І | | | | | |СК | | | | | |[pic] | | | | | |D0 | | | | | |T | | | | | |A0 | | | | | |A1 | | | | | |A2 | | | | | |A3 | | | | | |[pic] | | | | | |[pic] | | | | | |[pic] | | | | | |[pic] | | | | | |t6 | | | | | |U6 | | | | | |t5 | | | | | |U5 | | | | | |t4 | | | | | |t3 | | | | | |t2 | | | | | |t1 | | | | | |t0 | | | | | |U4 | | | | | |U3 | | | | | |U2 | | | | | |U1 | | | | | |U0 | | | | | |[pic] | | | | | |Див. Мал.5 | | |Тимчасова| | |я | | |діаграм| | |а роботи| | |ИВКГ і | | |счётчика| | | | | | | | | | | |ГТИ | | | | | | | | |Устройст| | |у | | |формиров| | |ания | | |ИВКГ. | | |Специфік| | |ация | | | | | | | | |СПбГУАП,| | |гр.4841 | | | | | | | | |1 | | | | | |2 | | | | | |Ізм. | | |Ліст | | | | | |DD4.3 | | | | | |1 | | | | | |1 | | | | | |& | | | | | |R T | | |Q | | | | | |D | | | | | |З | | |Q | | |P.S | | |R | | | | | |D | | | | | |З | | | | | |P.S | | | | | |R T | | |Q | | | | | |D | | | | | |З | | |Q | | |P.S | | |R | | | | | |D | | | | | |З | | | | | |P.S | | | | | |CT2 | | |C0 | | |Q0 | | | | | | | | |C1 | | |Q1 | | | | | |Q2 | | | | | | | | |Q3 | | |R1 | | | | | |R2 | | | | | |DC ROM | | | | | | | | |А6 | | | | | |А5 | | |Q0 | | | | | |А4 | | | | | |А3 | | |Q1 | | | | | |А0 | | | | | |А1 | | |Q2 | | |А2 | | | | | |А7 | | |Q3 | | | | | | | | |cs1 | | |cs2 | | | | | |Подп. | | | | | | | | | | | | | | | | | |Ліст 1 | | |Листов 1| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |Масштаб | | | | | |Маса | | | | | |Літ. | | | | | | | | | | | | | | | | | |Дата | | | | | | | | | | | |Цейко | | |П.В. | | | | | |Жаринов | | |О.О. | | | | | |Прови. | | | | | |Разраб. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |№ докум.| | | | | | | | | | | | | | | | | |Устройст| | |у | | |формиров| | |ания | | |ИВКГ. | | |Схема | | |электрич| | |еская | | |принципи| | |альная. | | | | | | | | | | | |СПбГУАП,| | |гр.4841 | | | | | | | | |A1 | | | | | |Ізм. | | |Ліст | | | | | |Подп. | | | | | | | | | | | | | | | | | |Ліст 1 | | |Листов 1| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |Масштаб | | | | | |Маса | | | | | |Літ. | | | | | | | | | | | | | | | | | |Дата | | | | | | | | | | | |Цейко | | |П.В. | | | | | |Жаринов | | |О.О. | | | | | |Прови. | | | | | |Разраб. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |№ докум.| | | | | | | | | | | | | | | | | |Устройст| | |у | | |формиров| | |ания | | |ИВКГ. | | |Сборочны| | |і | | |креслення. | | | | | | | | | | | |СПбГУАП,| | |гр.4841 | | | | | | | | |3 | | | | | | | | | | | |1 | | | | | |3 | | | | | |4 | | | | | |5 | | | | | |6 | | | | | |7 | | | | | |0.75 | | | | | |Контакт | | |1 |Вхід | | |запуску| |2 |Вихід | |3 |+5 В | |4 |Загальний |.

A1.

№ докум.

Разраб.

Пров.

Жаринов О.О.

Цейко П.В.

Дата.

Лит.

Масса.

Масштаб.

Ліст 1 Листов 1.

Подп.

Изм. Лист.

|Формат |Зо-н|Поз. |Позначення |Найменування |Кол.|Примечание | | |а | | | | | | | | | | |Документ | | | |A4 | | | |Складальний креслення |1 | | |A4 | | | |Схема електрична |1 | | | | | | |принципова | | | | | | | |Мікросхеми | | | | | |1 |DD4 |К155ЛН1 |3 |Інвертор | | | |2 |DD5 |К155ЛА8 |1 |И-НЕ | | | |3 |DD2 |K155ИЕ4 |1 |Лічильник | | | |4 |DD3 |K556РТ4 |1 |ПЗУ | | | |5 |DD1 |K155ТМ2 |2 |D тригер | | | |6 |R1, R2 |Резисторы МЛТ |2 | | | | | | |0,125 — 1кОм | | | | | |7 |ZQ1 |Кварцовий резонатор |1 | | | | | | |на 1МГц | | | | | | | |Складальні еденицы | | | | | |8 | |Розняття СНО51 |1 | | | | |9 | |Плата |1 | |.

ZQ1.

DD4.2.

DD4.1.

1 2.

14 1.

R1.

R2.

9 8.

14 13.

1 3.

DD1.1.

DD2.

DD3.

DD5.

DD1.2.

[pic].

[pic].

A2.

A2.