Разработка светодиодной информационной панели (стр. 2 из 6)

Выбрав контуры на диаграммах Вейча, как указано на рисунке 1.3.1.2, получу минимизированные уравнения для входов J и K все трёх триггеров:

J₁ = 1, J₂ = Q₁, J₃ = Q₁Q₂.(1.3.1.1)

K₁ = 1, K₂ = Q₁, K₃ = Q₁Q₂.

Схема счётчика, построенного в соответствии с выражениями (1.3.1.1) на JК – триггерах , приведена на рисунке 1.3.1.3:

S	TT	Q₁	S	TT	Q₂	S	TT	Q₃
&J			&J			&J
C			C			C
&K			&K			&K
R			R			R

Рисунок 1.3.1.3 – Двоичный счётчик с К_СЧ = 8.

Выполню расчёт дешифратора. Дешифратор реализует следующую систему переключательных функций:

Y₁ = X₁X₂ ... X_n-1X_n,

... ... ... ... ... ... (1.3.1.2)

Y_n-1 = X₁X₂ ... X_n-1X_n,

Y_n = X₁X₂ ... X_n_-1X_n,

где X₁, X₂ , ... , X_n_-1,X_n– входные переменные дешифратора.

Построю полный дешифратор, количество входных переменных у которого равно четырём. Для него система переключательных функций (1.3.1.2) примет вид:

Y₁ = X₁X₂X₃X₄ ,Y₂ = X₁X₂X₃X₄,

Y₃ = X₁X₂X₃X₄,Y₄ = X₁X₂X₃X₄,

Y₅ = X₁X₂X₃X₄,Y₆ = X₁X₂X₃X₄,

Y₇ = X₁X₂X₃X₄, Y₈ = X₁X₂X₃X₄,(1.3.1.3)

Y₉ = X₁X₂X₃X₄,Y₁₀ = X₁X₂X₃X₄,

Y₁₁ = X₁X₂X₃X₄,Y₁₂ = X₁X₂X₃X₄,

Y₁₃ = X₁X₂X₃X₄,Y₁₄ = X₁X₂X₃X₄,

Y₁₅ = X₁X₂X₃X₄,Y₁₆ = X₁X₂X₃X₄.

Каждое уравнение системы (1.3.1.3) реализуется логическим элементом. Следовательно, требуемое количество логических элементов составляет 16. Отсюда быстродействие дешифратора определяется задержкой только одного логического элемента.

1.3.2 Выбор элементной базы

Опишу выбранные для построения светодиодной информационной панели микросхемы. В качестве генератора импульсов выберу двоичный счётчик на логических элементах, рассчитанный мной в предыдущем разделе. Проанализировав элементную базу интегральных микросхем серии К176, я определил, что более рационально для построения схемы информационной панели использовать микросхему К176ИЕ12 (DD1), так как эта микросхема будет занимать меньше места на печатной плате, чем ранее рассчитанная схема, она будет потреблять меньшую мощность, а также стоимость микросхемы будет меньше, чем ранее рассчитанная. Микросхема К176ИЕ12 содержит делитель частоты следования импульсов с коэффициентом деления 60- и 15-разрядный делитель частоты следования импульсов.

Параметры:

U_ПИТ - +5 В;

f_MAX = 1.5 МГц;

t_{ИМ. MIN} = 250 нс;

t_ИМ._MAX = 400 нс.

В качестве ПЗУ выберу микросхему К573РФ2 (DD3). Для микросхем РПЗУ в режиме программирования должно быть обеспечено разрушение нихромовой перемычки и запись соответствующих данных. Надежное программирование ИМС – памяти, как правило, гарантируется в течение 12 месяцев после изготовления микросхем. Программирование производится на программаторе, обеспечивающем режимы программирования, указанные в ТУ на ИМС.

Параметры :

Информационная ёмкость – 16 384 бит;

Организация памяти – 2048 х 8;

Время выборки адреса – 450 нс;

Тип выхода – ТТЛ;

Р_ПОТ = 1,1 Вт;

U_ПИТ - +5 В ( + 5%);

-5 В ( + 5%);

+12 В ( + 5%);

В качестве дешифратора выберу дешифратор на JK – триггерах, рассчитанный мной в предыдущем разделе. Но проанализировав элементную базу интегральных микросхем серии К155, я определил, что более рационально для построения схемы информационной панели использовать микросхему К155ИД3 (DD4), так как эта микросхема будет занимать меньше места на печатной плате, чем ранее рассчитанная схема, она будет потреблять меньшую мощность, а также стоимость микросхемы будет меньше, чем ранее рассчитанная. Микросхема К155ИД3 представляет собой дешифратор-демультиплексор с 4 на 16. Она позволяет преобразовать четырёхразрядный двоичный код, поступивший на входы D0...D3, в напряжение низкого уровня, появляющееся на одном из шестнадцати выходов. Кроме четырёх входов D0...D3 дешифратор имеет ещё два входа Е1 и Е2. Эти входы используются как логические, когда дешифратор К155ИД3 используется как демультиплексор.

Параметры:

I_ПОТ = 56 мА;

t_{ЗД .Р.} для цепи вход А – 36 нс;

t_{ЗД .Р.} для цепи вход Е – 30 нс.

В качестве выберу микросхему К561ИЕ10 (DD2). Она содержит два независимых 4 – разрядных двоичных счётчика с параллельным переносом. Для повышения быстродействия в ИМС применён параллельный перенос во все разряды. Подача счётных импульсов может производится либо в положительной полярности на вход С, либо в отрицательной – на вход V. В первом случае разрешение счёта устанавливается высоким уровнем на входе V, а во втором случае – низким на вход С.

В качестве стабилизатора напряжения выберу микросхему КР142ЕН5А (DA1). Коэффициент стабилизации равен 150, выходное сопротивление не превышает 0,1 Ом. Защитное устройство срабатывает при токе нагрузки 50 мА и возвращает стабилизатор в рабочий режим после снятия перегрузки. При номинальном токе нагрузки коэффициент стабилизации 100. При отключении нагрузки выходное напряжение возрастает на 0,1%. При токе нагрузки 1,1 А стабилизатор автоматически возвращается в нормальный режим работы.

В качестве светодиодных индикаторов выберу индикаторы АЛС340А (HL1 – HL2). АЛС340А – индикаторы знакосинтезирующие, на основе соединения фосфид-арсенид-галлий, эпитаксиально-диффузионные. Предназначены для визуальной индикации. Индикаторы имеют 35 элементов (7 рядов по 5 элементов в ряду) и левую децимальную точку, излучающую свет при воздействии прямого тока.