1.3 Розробка структурної схеми пристрою
Розглянемо роботу проектованого пристрою.
Даний проектований пристрій є вимірювачем тривалості позитивних імпульсів. Сигнал «ПУСК» переводить пристрій в початковий стан, після чого потрібно визначити тривалість імпульсу. Визначаються передній фронт імпульсу та підраховується тривалість імпульсу до надходження заднього фронту імпульсу.
У випадку якщо тривалість імпульсу виходить за межі допустимого діапазону, то видається сигнал про помилку, що відображається на індикаторі.
У випадку якщо діапазон вимірювання та тривалість імпульсу співпадають, то видається сигнал про завершення вимірювання. Лічильник формує код, який пропорційний тривалості вимірюваного інтервалу. Відбувається перетворення коду з паралельного в послідовний та організовується цикл послідовної передачі розрядів перетворюваного коду в пристрій обробки.
Пристрій
формування фронтів Пристрій Панель управління
підрахунку
Панель відображення
Тактовий генератор Перетворювач кодів
Рисунок 1.3.1 - Структурна схема пристрою
До складу структурної схеми входять такі пристрої:
Формувач фронтів, який призначений для виділення фронтів імпульсів. На формувач фронтів поступає черговий імпульс, визначає фронт імпульсу, а також видаються імпульси розширення та заборони при виділенні переднього та заднього фронтів.
Рахунковий пристрій, який визначає надійшовший імпульс і передає код на панель відображення.
Перетворювач кодів виконує функцію перетворення паралельного коду в послідовний
Панель відображення призначена для відображення коду, який поступив на вхід розрахункового пристрою, а також для видачі сигналу про помилку.
Тактовий генератор виконує формування тактових прямокутних імпульсів.
Панель управління призначена для скидання рахункового пристрою в попередній стан, після вимірювання часового інтервалу сигналу.
1.4 Розробка функціональної схеми пристрою
Побудуємо функціональну схему проектованого пристрою.
Рисунок 1.4.1 – Функціональна схема пристрою
Функціональна схема складається з таких блоків:
Пристрій виділення фронтів;
Вимірювач тривалості часових інтервалів;
В склад вимірювача тривалості часових інтервалів входить логічний
елемент «І»;
Перетворювач коду ПК;
Індикаторний пристрій HG;
Світлодіод S;
Перетворювач коду;
Блок керування БК;
Генератор G.
1.5 Опис роботи розробленої схеми
1.Пристрій виділення фронтів побудуємо на двох мультивібраторах (ЧМВ 1 і ЧМВ 2). Перший мультивібратор буде спрацьовувати по передньому фронту, тобто видавати сигнал після приходу переднього фронту, а другий – по задньому фронту. Фіксування сигналів можна здійснювати за допомогою тригера (Т). Тригер по приходу першого фронту виробляє сигнал дозволу лічильника імпульсів, по приходу заднього фронту – сигнал заборони.
2.Вимірювач тривалості часових інтервалів представляє собою лічильник, який здійснює підрахунок імпульсів (СТ) і обнуляється, як тільки прийде сигнал від ЧМВ 2.
Лічильник повинен містити
,
де Dmax – максимальне значення вимірюваної величини,
- точність вимірювання
послідовно ввімкнених одно розрядних двійково-десяткових лічильників. Тоді Кількість двійкових розрядів лічильника визначається як nлч = 4*n=4*3=12
3.В склад вимірювача тривалості часових інтервалів входить логічний елемент «І», виконуючий функцію фільтра (пропускає тактові імпульси тільки на протязі тривалості імпульсу) і тригер, виробляючий сигнал дозволу лічби.
4.Перетворювач коду ПК виконаний на логічних елементах «І» і «АБО». Перетворює код лічильника в семи сегментний код пристрою відображення.
5.Індикаторний пристрій HG представлений в виді семи сегментного індикатора. Призначений для відображення результату вимірювання імпульсів.
6.Світлодіод S слугує для індикації сигналів помилок.
7.Кодоперетворювач використовує регістр з паралельним вводом і послідовним вводом коду числа – RG. Він використовується для перетворення коду з паралельного в послідовний. Розрядність такого регістра nrg=nлч=12.
8.Блок керування БК. Повинен забезпечувати установку функціональних вузлів в початковий стан, своєчасне підключення і відключення.
9.Генератор G формує прямокутні імпульси двох частот f1 і f2.
Розроблена функціональна схема і параметри функціональних елементів являється основою для проектування принципової електричної схеми.