ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по микросхемотехнике

Студент:

1. Тема: Информационное микротабло.

2. Срок представления курсового проекта к защите: .

3. Исходные данные для проектирования:

3.1. Размер матричного дисплея – 7 строк 32 столбца светодиодов.

3.2. Напряжение питания 5В.

3.3. Часы, индикация температуры в диапазоне 0 ÷ 59ºС, бегущая строка текстовая информация (7 программ)

4. Содержание пояснительной записки курсового проекта.

4.1. Структурная схема и принцип работы информационного микротабло.

4.2. Электрическая схема устройства.

4.3. Программы и карты прошивки микросхем - постоянных запоминающих устройств.

4.4. Конструкция микротабло.

4.4.1. Печатные платы.

4.4.2. Сборочный чертеж.

4.5. Особенности наладки.

5. Перечень графического материала.

   1. Структурная схема.

   2. Электрическая схема.

   3. Печатные платы.

   4. Сборочный чертеж.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит 31 страницу печатного текста, 3 рисунка, 5 таблиц, 5 приложений, при написании использовалось 5 источников литературы.

Перечень ключевых слов: микротабло, “бегущая строка”, постоянное запоминающее устройство, счетчик, дешифратор, печатная плата.

Цель работы: синтез электрической схемы информационного микротабло и разработка её конструкции.

Объект разработки: информационное микротабло

Методы разработки: схемотехнический синтез и разработка конструкции.

Полученные результаты: разработана электрическая схема и печатные платы, составлены карты прошивки микросхем ПЗУ.

Степень внедрения: не рассматривалась.

Эффективность: не рассчитывалась.

Область применения: устройство может применяться для бытовых целей, особенно в общественных местах.

Основные конструкционные и эксплуатационные характеристики: информационное микротабло выполнено на двух печатных платах размерами 400 110 мм. и содержит 224 светодиода, 16 микросхем, 39 транзисторов, 14 резисторов, 5 диодов, 8 конденсаторов. Напряжение питания устройства 5В.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Структурная схема и принцип работы информационного микротабло

2 Электрическая схема устройства

3 Программы и карты прошивки микросхем - постоянных запоминающих устройств

4 Конструкция микротабло

4.1 Печатные платы

4.2 Сборочный чертеж

5 Особенности наладки

Заключение

Список использованных источников литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В последнее время все больше возникает необходимость в создании электронных устройств, функцией которых является доведение до широких масс населения различного рода информации. Особенное внимание при этом уделяется созданию таких устройств, которые подобную функцию осуществляют посредством автоматического вывода информации дисплеи различной модификации.

Целью данного курсового проекта является разработка электрической схемы устройства позволяющего отображать на матричном дисплее информацию о текущем времени, температуре и текстовую информацию в режиме “бегущая строка”. В ходе работы также необходимо разработать все конструкционные элементы, которые потребуются для сборки данного устройства.

Существует немало различных вариантов построения подобного рода устройств. В данной же работе рассмотрен такой вариант, при котором решение поставленной задачи будет наиболее выгодно как с практической, так и с экономической точки зрения. В связи с этим параметры разработанного устройства позволяют устанавливать его лишь в помещениях с небольшой площадью, чтобы обеспечить хорошее восприятие информации представленной на табл

1 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ПРИНЦИП РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МИКРОТАБЛО

На основе изученной литературы приходим к выводу, что наилучшим вари-антом для решения поставленной задачи является схемное решение, подобное необходимому, представленное в литературе - [1]. После некоторых преобразо-ваний предложенной схемы приходим к варианту, который полностью подхо-дит для реализации схемы выполняющей необходимую функцию. Структурная схема данного устройства приведена на рис.1.

Структурная схема устройства.

Рис. 1.

1- Детектор температуры

2- Кварцевый генератор

3- Генератор импульсов

4- БИС часов

5- Счетчик

6- Дешифратор часов и температуры

7- Устройство управления

8- Счетчик адреса

9- Счетчик дней

10-Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) выполняющее функцию сдвига

11-Дешифратор

12- Индикатор

13- ПЗУ хранящее информацию о тексте, выводимом на табло

Рассмотрим принцип работы устройства на основе структурной схемы (рис.1). Знакомство с работой информационного микротабло начнем с кварце-вого генератора(2), частоту генерации которого задает кварц на 32768 Гц. Дан-ный генератор в сочетании с БИС часов(4) необходим для реализации часов. Для осуществления функции измерения температуры служат: детектор(1), ге-нератор(3) и счетчик(5). Основой детектора служит терморезистор, который изменяет свое сопротивление в зависимости от температуры. Сам же терморе-зистор включен в частотозадающую цепь генератора, таким образом, частота импульсов на выходе генератора зависит от температуры. Эти импульсы под-считывает счетчик, на выходе которого будет присутствовать двоичный код, зависящий от температуры. Выходы БИС часов и счетчика температуры под-ключены к единому дешифратору(6). С дешифратора информация идет на таб-ло. Для осуществления хранения текстовой информации служит ПЗУ(13), а для выдачи этой информации в режиме бегущая строка служит ПЗУ “сдвиг”(10). Счетчик адреса(8) управляет ПЗУ “сдвиг”. Счетчик дней(9) служит для привяз-ки определенной текстовой информации к определенному дню недели.

Управляет выводом информации устройство управления(7), которое пооче-редно подключает к табло блоки 6 и 13, таким образом, выводится информация то с дешифратора(6) то с ПЗУ(13). Также блок(7) управляет поочередным вы-водом (в момент, когда на табло выводится информация с блока 6) информации о времени и температуре.

Вся информация отображается на матричном дисплее(12), который состоит из 7 строк и 32 столбцов светодиодов. Для вывода одной буквы используется стандартное знакоместо 7 5 светодиодов (рис.2).

Стандартное знакоместо 7 5 светодиодов на примере символа «Ж»

Рис.2.

Режимы работы устройства построенного на основе описанной выше структурной схемы приведены в (ТАБ. 1).

ТАБЛИЦА 1

РЕЖИМЫ РАБОТЫ ИНФОРМАЦИОННОГО МИКРОТАБЛО
Номер программы	Двоичный код (DD10)	«Бегущая строка»	«Две шторки»	«Одна шторка»
1	000	Кафедра микроэлектроники приветствует Вас	Понед.	Время
2	001	Кафедре сорок лет	Вторник	Время
3	010	Микроэлектроника-катализатор научно технического прогресса	Среда	Время

4

011

Мы рады видеть способных учеников

Четверг

Время

5

100

Никто не даст Вам больше чем Вы возьмёте сами

Пятница

Время

6

101

No smoking - не курить

Суббота

Время

7

110

Бегущая строка, термометр

Воскр.

Время

2 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО МИКРОТАБЛО

Знакомство с работой принципиальной электрической схемы (Приложение 2) лучше всего начать с кварцевого генератора. Собран он на микросхеме DD1. Частоту генерации 32768 Гц задает кварц Z 1. Причем именно такое его вклю-чение при 5-вольтовом питании хорошо зарекомендовало себя на практике[1].

DD4 (К176ИЕ13) — БИС часов. «Специализация» выводов у данной мик-росхемы: 4 — сброс (обнуление) счетчиков, 3 — суточный импульс. Переход рассматриваемой части микросхемы от высокого состояний к низкому осуще-ствляется при показаниях часов "00 ч 00 мин. Однако следует отметить, что при принудительном переходе через указанный «рубикон» (во время манипуляции кнопками «час» и «мин») импульс на выводе 3 DD4 отсутствует. Появляется он только при самостоятельном переходе через рубеж "00 ч 00 мин". Что касается назначения выводов 13, 14, 15, 1, то с них можно снять информацию о текущем времени в динамическом режиме.

Соединение DD1 с DD4 типовое, кроме подачи синхронизирующей часто-ты 1024 Гц. В приводимой схеме эта частота снимается не с DD1 (К176ИЕ12), а с вывода 5 счетчика DD8 (К561ИЕ16). Ну а конденсатор С7 защищает часы от импульсных помех, наводимых в электросети бытовыми электроприборами.

Микросхема DD5 подсчитывает импульсы, эквивалентные температуре окружающего воздуха. Причем DD4 и DD5 включаются поочередно (выходы не работающей в данный момент времени микросхемы переходят в высокоим-педансное состояние, т.е. попросту отключаются от шины счетчиков). DD5 та-кая же, как и в часах (К176ИЕ13). Но здесь, в DD5, использован только счетчик минут. Так как считать он может только до числа 59, то замеры температуры воздуха выполняются лишь в пределах от 0°С до +59°С.

Съем показаний происходит через каждую минуту. Цепочка С8, R6 фор-мирует импульс сброса счетчика DD5 на «ноль», а три элемента DD3—более длинный импульс, открывающий ключ DD2.4. На трех остальных элементах DD2 собран генератор, в частотозадающую цепь которого включен терморези-стор КМТ11 на 100 кОм. При повышении температуры окружающего воздуха последний уменьшает свое сопротивление, А это ведет к увеличению частоты генератора, выполненного на DD2.1-DD2.3. Счетчик DD5 через открытый ключ DD2.4 подсчитает выданные импульсы генератора. Их количество и будет со-ответствовать измеренной температуре воздуха.

При наладке термометра на «стандартных» элементах не удается получить требуемую точность. Поэтому приходится вводить термокомпенсационные ре-зисторы СТ6-ЗБ, включая их в формирователь импульсов на микросхеме DD3. Следует заметить, что терморезисторы СТ6-ЗБ при нагреве увеличивают свое сопротивление (в отличие от КМТ11, у которых этот параметр уменьшается). В комплексе же схема теперь работает так, что время, в течение которого открыт ключ DD2.4, уже строже зависит от замеряемой температуры.

И еще одна особенность. Промышленность выпускает СТ6-ЗБ только в пределах 1 кОм.,.10 к0м, поэтому при калибровке термометра необходимо ус-танавливать несколько термокомпенсационных резисторов, соединенных по-следовательно. Электрическая схема термодатчика приведена на рис.3.

Термодатчик

Рис.3.

Счетчик DD5 синхронизирован частотой 1024 Гц. Неиспользованные вы-воды 9,11 этой микросхемы соединены с общим проводом.

Дешифратор часов и термометра единый – DD6. Собран он на постоянном запоминающем устройстве объемом 2 кБайт. Это—микросхема типа К573РФ2.

Память ПЗУ согласно замыслу разработки условно разделена на две стра-ницы. В одной из них находится информация для часов, а в другой — для тер-мометра. Переключение страниц памяти происходит посредством счетчика DD7 (К561ИЕ8). Причем при логическом «О» на выходе 19 (вход А10) ПЗУ включена первая страница памяти. Здесь находится информация для часов. Кроме того, логический «О» будет присутствовать и на входах элемента DD3.1. и на выводе 2 микросхемы DD5. Значит, будет работать микросхема DD4, а DD5 отключится от шины. Следует отметить, что при отключении от шины она (микросхема) сохраняет свою работоспособность, подсчитывая импульсы.

За очередностью и временем «удержания» сведений следит DD7, включая также поочередно ПЗУ DD6 и микросхему DD15 с текстовой информацией. Неработающее ПЗУ переходит в высокоимпедансное состояние (так же, как и пара DD4, DD5). Микросхема DD10 (К561 ИЕ10, использована только полови-на) определяет дни недели (считает до семи). Цикл укорочен тремя кремниевы-ми диодами VD3-VD5 и резистором R7. Суточный же импульс смены дней не-дели приходит от третьего вывода микросхемы DD4. Причем — через кнопку первоначальной (ручной) установки. Выходы счетчика дней недели соединены с входами А8, A9, А10 микросхемы DD15. В ПЗУ записан текст. И очевидно, что определенный текст «привязан» к дню недели. Кроме того, в данной разра-ботке предусмотрена установка этой микросхемы на панельку, что дает воз-можность записывать в ПЗУ любой текст.

Для обеспечения режима ”бегущая строка”, а также увеличения объема текстовой информации пришлось применить еще одно ПЗУ. Эта микросхема, имея специальную программу, управляет DD15 с текстовой информацией, обеспечивает режимы «Бегущая строка», «Две «шторки», «Одна «шторка». Для такой работы микросхема DD13 должна иметь соответствующий объем памяти (8 кБайт). Хотя можно обойтись и другим ПЗУ. Например, с объемом памяти от 2 кБайт до 32 кБайт (микросхема типа К573РФ4).

А вот микросхемой DD13 «СДВИГ» управляет типовой счетчик адреса. Собран он на двух К561ИЕ16. Инверторы на микросхеме DD12 и одном эле-менте DD11, дешифраторы DD14, DD16 (К155ИДЗ), а также 32 транзисторных ключа управляют катодами матриц. Что касается VT1...VT32, то они увеличи-вают нагрузочную способность дешифраторов, повышая яркость свечения све-тодиодного дисплея. В данной разработке применена матрица со светодиодами красного свечения типа КИПМ-32.

3 ПРОГРАММЫ И КАРТЫ ПРОШИВКИ ПЗУ

Карта прошивки ПЗУ с текстовой информацией (DD6) создается в соот-ветствии с таблицей, отражающей соответствие каждой букве алфавита опре-деленного кода (ТАБ. 2).

ТАБЛИЦА 2

СИМВОЛ	КОДЫ	СИМВОЛ	КОДЫ
А	7Е 09 09 7Е 00	Р	7F 09 09 06 00
Б	7F 49 49 79 00	С	3E 41 41 22 00
В	7F 49 49 36 00	Т	01 01 7F 01 01
Г	7F 01 01 01 00	У	27 48 48 3F 00
Д	60 3F 21 3F 60	Ф	0E 0A 7F 0A 0E
Е	7F 49 49 41 00	Х	63 14 08 14 63
Ж	63 14 7F 14 63	Ц	3F 20 20 3F 60
З	22 41 45 3A 00	Ч	0F 08 08 7F 00
И	7F 10 08 7F 00	Ш	7F 40 7C 40 7F
Й	7F 20 11 08 7F	Щ	3F 20 3E 20 7F
К	7F 08 14 22 41	Ъ	01 7F 48 48 30
Л	40 7C 02 01 7F	Ы	7F 48 48 30 7F
М	7F 02 04 02 7F	Ь	7F 48 48 30 00
Н	7F 08 08 7F 00	Э	22 49 49 3E 00
О	3E 41 41 3E 00	Ю	7F 08 3E 41 3E
П	7F 01 01 7F 00	Я	46 29 19 7F 00

В эту микросхему программируется текст в соответствии с (ТАБ. 1). В кар-ту прошивки записывается поочередно каждое слово через небольшие пробелы (ТАБ. 3). В неуказанных ячейках карты записываются нули.

ТАБЛИЦА 3