Проектирование устройства логического управления (разработка электронного автомата) (стр. 2 из 4)
Рис.3 Схема управляющего автомата.
1.6 Моделирование автомата
Составление модели в OrCAD на основе полученных упрощенных выражений.
Рис.4 Схема управляющего автомата при моделировании.
Результаты моделирования схемы автомата.
Подставляя на соответствующие входы значения
проверяем правильность составления модели:1) F2
2) F2
B2B1 
3) F2
B2 
4) F2
B1 
5) F2
6) F2
F1 
7)
B1 
8)
B2 
1.7 Выбор элементной базы
С учётом промышленного назначения проектируемого автомата целесообразно использовать ТТЛ-логику (для простоты коммутации - так как часть входных сигналов задается уровнем ТТЛ (b1) при напряжении питания 12 В).
Для реализации автомата потребуются микросхемы: 2 8-входовых мультиплексора (74151А), 1 4-входовый мультиплексор, 3 D-триггера с дополнительными входами установки и сброса (7474), 4 элемента НЕ (7404), 2 элемента И-НЕ (7400). Также в состав автомата входят некоторые другие микросхемы, которые будут рассмотрены при разработке соответствующих функциональных блоков.
Выбираем следующие элементы:
3 D-триггера КР1533ТМ2 (2 триггера в одном корпусе)
4 логических элементов НЕ - КР1522ЛН1 (6 эл. в 1 корпусе)
2 логических элементов 2И-НЕ - КР1533ЛА3 (4 эл. в 1 корпусе)
2 8-входовых мультиплексора
1 4-входовый мультиплексор
2. Выбор аналоговых элементов
Светодиоды VD1,VD2-АЛ307БМ.
Общие сведения о данных светодиодов занесены в таблицу (таблица ):
| Типсветодиода | ЦветСвечения | Сила света,мкд, не более | Пост. пр.напряжениеВ, не более | Iпр,мА | Iпрmax,мА |
| АЛ307БМ | Красный | 0.9 | 2,0 | 10 | 20 |
Светодиод VD3-АЛ119А.
Общие сведения:
Пост. пр. напряжение (Uпр) В, не более……3
Iпр, мА……………………………………...300
Электролампа (60 Вт, 127 В).
Датчик освещенности.
Датчик освещенности выбираем из условия, что измерения будут производиться в диапазоне 50…200лк.
Датчик [2] позволяет измерять действующее значение освещенности и в зависимости от этого формирует выходное напряжение. Внешний вид датчика приведен на рис.5.
Рис.5 Внешний вид датчика освещенности
В таблице ниже приводятся характеристики и параметры датчика освещенности
| Характеристика | Параметры |
| Диапазон измеряемой освещенности | От 10 люкс до 1500 люкс |
| Выходное напряжение датчика | От 0 В до 5 В |
| Напряжение питания | Постоянное 12 В ±10% |
| Потребляемый ток | Не более 12 мА |
Датчик устанавливается в разъём RJ-11. Внешний вид разъёма приведен на Рис.6.
Рис.6. Внешний вид разъёма RJ-11
Назначение контактов разъема RJ-11 представлено в таблице ниже.
| Контакт | Рекомендуемая цветовая маркировка | Назначение |
| 1 | Оранжевый | Питание +12 B |
| 2 | - | - |
| 3 | синий и бело-синий | Выход |
| 4 | бело-оранжевый | "Общий" |
3. Разработка устройств сопряжения по входу
3.1 Согласование датчика с Функцией F2
Нормализация шкалы датчика. Для нормализации шкалы датчика надо сместить ноль и расширить шкалу до 10В. Для смещения используем схему вычитателя. Диапазон измерения датчика 1490лк, предполагая шкалу линейной найдем значение 50 лк в Вольтах по этой шкале.
Uсм=
По графику зависимости выходного напряжения от освещенности напряжению 1В будет соответствовать 200 лк. Отсюда получаем значение коэффициента усиления K=10/1=10. Выбираем схему вычитателя.
Uвых=A (U1 - U2)
Выбираем R12=R13=10кОм, тогда R10=R11=R12/A=10/10=1 кОм.
Выбираем резисторы из ряда E192 10 кОм и 1 кОм.
Рис.7. Схема нормализации сигнала датчика.
3.2 Сопряжение внешних ТТЛ сигналов (b1 и b2) с входом В1, В2 автомата
По заданию В1=
, В2= 
, где 
логический сигнал (ТТЛ). 
Рис.8 Схема реализации сигнала B1 и B2.
3.3 Тактовый генератор
В качестве тактового генератора будем использовать микросхему КР531ГГ1. Данная микросхема удобна тем, что на выходе мы получаем стандартный сигнал ТТЛ логики и простотой управления частотой. Микросхема представляет собой два независимых генератора, частота которых определяется напряжением. Каждый генератор имеет два входа для управления частотой: U- управление частотой, DU- управление диапазоном частоты. Если на вход U подан высокий уровень, а на DU низкий, то для фиксации частоты следует подсоединить между входами Свн внешний элемент - конденсатор или кварцевый резонатор. На выходах мультивибраторов получается меандр с частотой
f0=0.0005/CТ
Приведенное выше выражение справедливо только для ТТЛ серии.
По входу ЕI входную последовательность можно запретить, если подать напряжение высокого уровня.
Рис.9 Схема подключения генератора.
Емкости, необходимая для нашей частоты (100 Гц) находится из уравнения: 100=0.0005/CТ. Отсюда СТ=0.0005/100=5 мкФ. Выбираем емкость К50-35-25В-5мкФ.
3.4 Устройство начального пуска
Устройство представляет собой RC- цепь, формирующую при включении низкий потенциал на входе сброса D- триггеров, для принудительного установления начального состояния. Схема устройства приведена ниже:
Рис.10 Устройство начального сброса.
Величины элементов выбираем следующие: R1=1 кОм, С1=1 мкФ. Резистор типа С2-29В-0.125-1кОм±1%, конденсатор - К50-35-25В-1мкФ
3.5 Разработка таймера
На основе счетчиков довольно просто строить формирователи временных интервалов с длительностью, задаваемой внешним кодом. Такие формирователи находят широкое применение, например, в различных измерительных устройствах.