Управление рабочими механизмами (стр. 2 из 4)
Серия представляет собой комплект интегральных схем, имеющих единое схемное и конструктивно-технологическое исполнение. В состав серии, наряду с комбинационными схемами, выполняющими простые логические функции, и триггерными схемами (элементы памяти), входят так же интегральные схемы, представляющие собой целые узлы и блоки арифметических устройств.
Выпускаемые электронной промышленностью серии биполярных цифровых интегральных схем по типам базовых электронных ключей разделены на схемы:
– резистивно-транзисторной логики (РТЛ);
– диодно-транзисторной логики (ДТЛ);
– резистивно-емкостной транзисторной логики (РЕТЛ);
– транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ);
– эмиттерно-связанной транзисторной логики (ЭСТЛ).
В этих обозначениях, словом логика заменяется понятие электронный ключ.
Наряду с биполярными схемами получили широкое распространение цифровые интегральные схемы на МОП – структурах (на транзисторах р – типа с обогащенным каналом, КМОП – схемы на дополняющих транзисторах), а также схемы с базовым ключом интегрально-инжекционной логики (ИИЛ).
Серии РТЛ-, РЕТЛ- и ДТЛ – типов, хотя и продолжают выпускаться промышленностью, но используются для комплектации серийной радиоэлектронной аппаратуры и не применяются в новых разработках. Наиболее широкое распространение в современной аппаратуре получили серии ИС ТТЛ, ЭСТЛ, ИИЛ и схемы на МОП – структурах. Опыт показал, что эти типы цифровых интегральных схем отличаются лучшими электрическими параметрами, удобны в применении, имеют более высокий уровень интеграции и обладают большим функциональным разнообразием.
Выбор элементной базы заключается в обосновании применения в устройстве тех или иных элементов, серийно выпускаемых промышленностью. Выбор осуществляется на основе анализа структурной схемы, позволяющей определить требования к элементам, обеспечивающим заданное функционирование. Предпочтение следует отдавать тем элементам, которые удовлетворяют техническим требованиям (надёжность, быстродействие, потребляемая мощность и т.д.) и являются доступными и относительно дешёвыми. С целью унификации устройства целесообразно использовать однотипные элементы.
На основании анализа разработанной структурной схемы модуля и типа используемого микропроцессора, сначала необходимо обосновать выбор типа базового ключа, а затем приступить к выбору и обоснованию применения конкретной серии коммуникационных схем, имеющейся в серийно выпускаемой номенклатуре.
Для примера рассмотрим несколько разновидностей серии ТТЛ. Это:
– стандартные серии – 133, К155 (функциональные аналоги сери SN54/74, разработанные фирмой TexasInstruments);
– серии с высоким быстродействием – 130, К131 (функциональные аналоги серии SN54H/74H, здесь H обозначает повышенное быстродействие);
– микро мощная серия – 134 (функциональные аналоги серии SN54L/74L, здесь L обозначает малую потребляемую мощность);
– серии с диодами Шоттки – 530, К531 (функциональные аналоги серии SN54S/74S, здесь S обозначает наличие в схемах диодов Шоттки);
– микро мощная серия с диодами Шоттки – К555 (функциональный аналог SN74LS);
– усовершенствованная серия с высоким быстродействием малым потреблением мощности К1531 (функциональные аналоги 54F/74F, здесь F обозначает FAST – усовершенствованные ТТЛШ фирмы Fairchild);
– усовершенствованная микро мощная серия с диодами Шоттки К1533 (функциональный аналог SN54ALS/74ALS);
К числу основных электрических параметров, которые достаточно полно характеризуют все схемы ТТЛ – типа и позволяют сравнивать их между собой, относятся: быстродействие, потребляемая мощность, нагрузочная способность, помехоустойчивость и коэффициент объединения по входу. К этим параметрам следует добавить. К этим параметрам следует добавить так же величину логических уровней, так как они определяют возможность совместной работы микросхем разных серий. Эти уровни важно знать при сопряжении сигналов интегральных схем ТТЛ с сигналами других цифровых и аналоговых схем.
Логические элементы ТТЛ обладают большей нагрузочной способностью (Краз. = 10). Большие выходные и сравнительно невысокие входные токи способствуют хорошему согласованию схем между собой. Как правило, в состав серии ТТЛ включается схема с открытым коллекторным выходом и логический элемент с большим коэффициентом разветвления по выходу (повышенной нагрузочной способностью). Непосредственная, электрическая совместимость позволяет уменьшить число источников питания и исключает необходимость разработки специальных схем согласования уровней.
При разработке аппаратуры необходимо учитывать также предельно допустимые режимы эксплуатации интегральных схем, превышение которых может привести к выходу интегральной схемы из строя.
4. Выбор и обоснование принципиальной схемы устройства
4.1 Выбор и обоснование дешифратора адреса модуля
Дешифратор адреса модуля обеспечивает формирование адресных управляющих сигналов, срабатывает на двенадцати разрядный код (160), подаваемый по шине адреса и выдаёт управляющий сигнал подключения модуля к шине данных. То есть разрешает прохождение сигнала «запись».
На вход подаётся двенадцати разрядный параллельный код с шины адреса. Значит, дешифратор должен иметь двенадцать входов и четыре тысячи девяносто шесть выходов. Так как такого дешифратора не существует, будем строить его на логических элементах, причём все элементы должны быть одной серии.
Адрес модуля – 154. Переводим в двоичную систему счисления: 000010011010, где А15 – старший разряд, А4 – младший разряд.
Для подключения логической единицы будем использовать заглавный элемент «И-НЕ», а для подключения логического нуля – «ИЛИ-НЕ». Реальная схема адреса модуля приведена на рисунке 2.
 |
4.2 Выбор и обоснование шинного формирователя
В серии К1533 существуют следующие разновидности формирователя:
К1533АП1 –
К1533АП3 – Два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсией сигнала и с инверсным управлением.
К1533АП4 – Два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с прямым и инверсным управлением.
К1533АП5 – Два четырехканальных формирователя с тремя состояниями на выходе с инверсным управлением.
К1533АП6 – Восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями.
К1533АП14 – Восьмиканальный формирователь с тремя состояниями на выходе.
К1533АП9 – Восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями на выходе.
К1533АП12 –
К1533АП13 –
К1533АП15 – Восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями и инверсией на выходе.
К1533АП16 – Восьмиканальный двунаправленный формирователь с тремя состояниями с инверсией на выходе.
Согласно структурной схемы формирователь должен быть восьмиканальный, а значит из перечисленных выше шинных формирователей выберем К1533 АП6.
Условно-графическое обозначение большой интегральной схемы приведено на рис. 3
Рисунок
Принцип работы описывает таблица №1.
Таблица
 | COD | Операция |
| H L L | X H L | Третье состояние (Z)  D1 D2  D2 D1 |
Принцип работы микросхемы, основные свойства.
Микросхема К1533АП6 представляет собой восьмиразрядный двунаправленный приемопередатчик с трема состояниями на выходе и без инверсии входной информации, применяется в качестве интерфейсной схемы в системах с магистральной организации обмена информации, в системах цифровой автоматики и микропроцессорных устройствах.
Режим работы определяется комбинацией сигналов на двух входах управления –
и COD. При низком уровне напряжения на входе управления третьим состоянием , направление передачи определяется логическим уровнем на входе COD, а при высоком уровне напряжения на входе выходы микросхемы переводятся в высокоимпендансное состояние. Для обеспечения на относительно низкоомную или большую емкостную нагрузку выходы микросхемы умощнены по сравнению со стандартными. Для уменьшения времени переключения микросхемы в третье состояние и гарантированного запирания выходного транзистора во всем температурном диапазоне применена специальная цепь управления третьим состоянием. Применение во входных каскадах микросхемы К1533АП6, как и во всей серии К1533, транзисторов p-n-pтипа обеспечивают высокую нагрузочную способность приемопередатчиков.4.3 Выбор и обоснование мультиплексора
Мультиплексор – устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.
Мультиплексоры бывают аналоговые и цифровые.
Аналоговые и цифровыемультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико – порядка единиц / десятков Ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Мультиплексоры сокращённо обозначаются как MUX, а также MS.