Proiect Electronica Digitala

7/16/2019 Proiect Electronica Digitala

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-electronica-digitala-5634fafef08ec 1/14

Universitatea dinCraiovaFacultatea de Inginerie in Electromecanica,

Mediu si Informatica Industriala

PROIECT

ELECTRONICA DIGITALA

AUTOMAT SECVENTIAL SINCRON

SECVENTA: 04517

Profesor coordonator:

prof. univ. dr. ing. Dan MIHAI

Student: MEMU Florinel-Elvis

Grupa:12304 B

2009 - 2010



2

Circuitele digitale folosite in cadrul proiectului vor fi din categoria CMOS,alimentate la 12 V. Sursa de alimentare folosita este o sursa in comutatie, produsa de MeanWell, stabilizata la 12 Vcc, 1.25 A cu protectie la scurt-circuit, avand o plaja de alimentarefoarte mare 85-264 Vca si frecventa de alimentare 47-63 Hz.

Pentru ciclul descris prin secventa 0-4-5-1-7, diagrama de stari este:

Etapele de lucru:

- Proiectarea blocului secventiator (BS)- Proiectarea blocului de comenzi (BC)- Proiectarea generatorului de impulsuri cu frecventa variabila (GIFV)- Proiectarea blocului de vizualizare (BV)

Schema bloc a proiectului:

000

100

101

111 001

0

4

5

17

SA

GIFV BC BS DR BV



3

1. Proiectarea Blocului Secventiator (BS):

Secventiatorul sau generatorul de etape este elementul central al proiectului. Acestatrebuie sa genereze secventa personalizata 04517. BS este sintetizat cu bistabile J-K conectate

intre ele prin porti logice dupa functiile deduse din secventa 04517.

CBB tip J-K: Tabel de adevar

J K Q(t) Q(t+1)0 0 0 00 0 1 10 1 0 00 1 1 01 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0

CBB tip J-K: Tabel de intrari necesare pentru a obtine comutarile dorite

Q(t) Q(t+1) J K 0 0 0 X0 1 1 X1 0 X 11 1 X 0

inital final intrari

Tabela de succesiune a starilor pentru secventa 04517:

C B A Jc Kc Jb Kb Ja Ka0 0 0 1 X 0 X 0 X1 0 0 X 0 0 X 1 X1 0 1 X 1 0 X X 00 0 1 1 X 1 X X 01 1 1 X 1 X 1 X 10 0 0

Din tabela de succesiune a starilor se va extrage cate o diagrama KV pentru fiecare intrare de bistabil, rezultand astfel 4 functii logice minimizate:



4

Diagrame KV:

Intrare Jc: Intrare Kc:

Jc=1 , se leaga la +Vcc

Kc = A

Intrare Jb: Intrare Kb:

Kb =1 , se leaga la +Vcc

Jb = · A

Intrare Ja: Intrare Ka:

Ja = C Ka = B

Schema blocului secventiator:

A C 0 0 1 1

B 0 1 1 00 X Y Y 01 X Y 1 1

A C 0 0 1 1B 0 1 1 0

0 0 Y Y 01 1 Y X 0

A C 0 0 1 1B 0 1 1 0

0 0 Y Y 11 X Y X X

A C 0 0 1 1B 0 1 1 0

0 X Y Y X1 0 Y 1 0



5

Pentru realizarea fizica a blocului secventiator se vor folosi urmatoarele componente:

- C.I. din seria 4081B cu patru porti AND si doua intrari fiecare, realizate in tehnologieCMOS si poate fi alimentat la 3-15 Vcc.

- C.I. din seria 4011B cu patru porti NAND cu doua intrari fiecare, realizate tot intehnologie CMOS

Pentru simplificarea schemei poarta AND va fi realizata cu ajutorul C.I. HEF 4011B , produs de Philips Semiconductors, care contine patru porti NAND cu doua intrari fiecare sieste realizat in tehnologie CMOS.Tensiunea de alimentare 12 Vcc.



6

Pentru realizarea portii AND cu ajutorul I.C. HEF 4011B se vor folosi doua porti NAND, legandu-se iesirea unei porti NAND la intrarile celei de a doua poarta. Pinul 3 se vaconecta la pinul 5 si la pinul 6, folosindu-se ca intrari ale portii AND create pinul 1 si pinul 2iar pinul 4 va fi iesirea portii AND.

Bistabilele de tip J-K: CI 4027/ HEF4027B produs de Philips Semiconductors. AcestCI contine doua bistabile J-K activate pe frontul pozitiv al clock-ului (ceasului). Fiecare

bistabil are intrari independente pentru clock, set si clear. Comenzile Set si Clear suntasincrone, active pe High (1) si au prioritate fata de clock. Avand in vedere ca la realizarea

blocului secventiator sunt necesare 3 bistabile de tip J-K, vom folosi 2 CI HEF4027B.Intrarile pentru clock (ceas), clear si set ale bistabilelor vor fi interconectate. Nivelele logicede pe intrarile J si K controleaza tensiunea bistabilului, starea acestuia schimbandu-se sincroncu frontal pozitiv al semnalului de tact (de pe intrarea CLOCK). Functia SET si RESET suntindependente de tact si sunt active atunci cand nivelul logic 1, apare fie la intrarea SET, fie la

intrarea RESET. Tensiunea de alimentare: 12Vcc.

2. Proiectarea Blocului de Comenzi (BC)

Blocul de comenzi preia comenzile externe de la operator, le memoreaza si, in functie deacestea, comanda blocul secventiator (BS). In acest sens se vor folosi butoate cu revenire

normal-deschise pentru comenzile START, STOP si INIT .



7

Schema blocului de comenzi (BC):

Comezile START si STOP sunt preluate si prelucrate de un circuit basculant bistabilrealizat cu porti NAND. Pentru aceasta se poate adopta urmatoarea solutie:

- pentru realizarea circuitului basculant bistabil se poate folosi un C.I. HEF 4093B produs de Philips Semiconductors, care contine patru porti Trigger Schmitt. Fiecare dintreacestea functioneaza ca o poarta NAND cu doua intrari, cu actiune de Trigger Schmitt peambele intrari. Poarta comuna si nivelele de tensiune diferite, pentru semnalele crescator sirespectiv descrescator. Tensiunea de alimentare 12 V.



8

Pentru a folosi I.C. 4093B se vor conecta doua porti NAND in asa fel incat sa se

obtina efectul basculant bistabil. Pinul 2 se conecteaza la Pinul 4, Pinul 5 la Pinul 3, iesireadin circuitul basculant facandu-se prin Pinul 3.

Comanda INIT se va face tot prin porti Trigger-Schmitt cu prag de declansare precis.Se va folosi acelasi CI din familia 4093: HCF 4093B. CI 4093 este format din patru circuiteTrigger-Schmitt. Fiecare circuit functioneaza ca o poarta NAND cu 2 intrari, cu actiuneTrigger-Schmitt pe ambele intrari. CI CD4093 are o imunitate la zgomot mai mare de 50%.Pentru comanda INIT se va folosi una dintre aceste porti. Toate intrarile nefolosite se vor conecta la logic VSS (logic 0), toate iesirile nefolosite se vor lasa libere:

- INIT: Poarta 1 (intrari: pinul 1 si 2 / iesirea – pinul3)



9

In cadrul BC pentru semnalele de comanda date de operator pentru a realiza functiile START,STOP si INIT se vor folosi butoane tip “push button” cu revenire cate o culoare pentru fiecare functie

in parte astfel:

- buton culoare rosu pentru comanda STOP (cod: PS-03 R)

- buton culoare verde pentru comanda START(cod: PS-03 G)

- buton culoare galben pentru comanda INIT(cod: PS-03 Y)

Furnizor S.C. Transfer Multisort Elektronik srl Timisoara

Caracteristici electrice:Rated current and voltage : 50 mA 35V DCContact resistance max. : 30 mO

Insulation resistance min. : 100 MOElectrical life : 100 000 operationsTemperature range : -20Â°C to +60Â°C

Pentru vizualizarea comenzilor din BC se vor folosi 3 LED-uri de 5 mm astfel:- START culoare verde- STOP culoare rosu- INIT culoare galben

Furnizor: www.ledshop.ro

http://www.ledshop.ro/






10

Calcul rezistente pentru LED-uri de 3V, Φ=5, Iled=20mATranzistor de comutatie 2N2221

Se va alege R1=470Ω

Se va alege R2=22KΩ

Schema montaj LED:

Led 5mm

- Culoare Galben, Rosu, Verde

- Lentila transparenta

- Intensitate luminoasa 12CD(1.7lm)

- Unghi de vedere (2θ 1/2) 25° - Tensiune de alimentare 1.9 - 3.1V (max)

- Tensiune de alimentare inversa (Vr) 5V (max)

- Intensitate 20 ma (max)

- Timp de functionare 100.000 ore

- Temperatura de lucru - 20°/ 80° - Temperatura de stocare - 40°/ 100° - Temperatura de lipire 260° @ 5sec



11

Calcul grup RC din blocul de comanda pentru comenzile START, STOP si INIT.

Se alege din catalog pentru CI HEF 4093 B tensiunea pozitiva (Vp) si tensiuneanegativa (Vn) pentru temperatura mediului ambiant τ=25

Vp=6,2VVn=5,0V

Practic Vp =

= 6 V

RC =

=

, unde =50 ms pentru comenzile START, STOP

Se alege condensatorul electrolitic polarizat de valoare C=10 µF/25V

R =

=

= 7215 => R se alege de 8,2 k

Puterea disipata

=

=

= 0,17 W

Rezistentele pentru comenzile START, STOP realizeaza polarizarea intrarilor CBB,

iar condensatorul realizeaza o comanda implicita de tip STOP sau RESET la punerea subtensiune a controlerului. Rezistenta aleasa este de tip pelicula carbon 8,2 k /0,6 W cod21734, toleranta 1%, furnizor S.C. Adelaida Craiova.

La circuitul de initializare, grupul RC se dimensioneaza asemanator, cu diferenta calatimea impulsului este de 100 ms, CI fiind acelasi HEF 4093 B:

Vp= 6,2 VVn= 5,0 VSe alege condensatorul electrolitic polarizat de valoare C=10 µF/25V

R =

=

=14430

Puterea disipata

=

=

= 0,08 W

Se aleg rezistentele pentru circuitul de initializare de tip pelicula carbon 18 k /0,5 Wcod 25398, toleranta 1%.

Poarta de validare lasa sau nu sa treaca impulsurile de la generator spre secventiator infunctie de starea CBB, iar starea bistabilului depinde de comenzile START si STOP. Pentru

realizarea portii de validare se va folosi o poarta NAND ramasa libera de la CI HEF 4011 Bfolosit pentru realizarea portii NANAD in cadrul blocului secventiator. Intrarile celeilalte

porti NAND ramasa libera se leaga la logic 0 (Vss).

3. Proiectarea Generatorului de Impulsuri cu Frecventa Variabila (GIFV)

Pentru realizarea Generatorului de Impulsuri cu Frecventa Variabila (GIFV) se vafolosi un IC 555 in varianta CMOS din familia 7555: LMC555, LM555CN, TLC555,

ICM7555 etc.Schema Standard de Conectare a IC 7555 (variant CMOS a clasicului 555) pentru a

obtine un generator de impulsuri:



12

Se cere o frecventa cuprinsa intre 1 si 100 Hz.

F=

=

TL=0,693*RB*C

TH=0,693*(RA+RB)*RC

=> F=

Fie C=5uF => pentru F=100Hz, RB=

=940 Ω≈1KΩ

Pentru F=1Hz, RB=

=143.500Ω=143,5KΩ

RB va fi o rezistenta variabila care trebuie sa poata lua valori intre 940Ω si 143,5KΩ. PentruRB se va folosi un potentiometru simplu de 200 k Ω cu pelicula carbon 1W.

Deoarece valoarea calculata a rezistentei RB este intre 940 si 143,5 k Ω, potentiometrul seinseriaza cu o rezistenta de 1 k Ω / 1W, pentru ca potentiometrul sa aiba valoarea minima 1 k Ω si nu valoarea zero.

Trebuie tinut cont de faptul ca 7555 poate genera pe iesire si 50mA: pentru a limita curentul,daca se impune, se vor monta pe iesire o rezistenta si un tranzistor NPN. LED-ul din schemade mai jos reprezinta de fapt iesirea spre Blocul Secventiator (BS).



13

4. Proiectarea Blocului de Vizualizare

Schema Functionala a Blocului de Vizualizare:

Blocul de vizualizare este constituit din:- Decodorul BCD to 7 segments: IC MMC4543. Acesta transforma intrarile furnizate de

Blocul Secventiator in semnale pentru afisorul in 7 segmente: valori in baza zece.

o Pentru IC MMC4543: Pinii 5,3,2, (A,B,C) se leaga la iesirile BloculuiSecventiator. Pinul 8 este VSS (logic 0) iar pinul 16 VDD (logic 1). Pinii 9-15sunt iesirile catre afisorul in 7 segmente. Pinul 1 LD se conecteaza la logic 1,Pinul 6 PH se conecteaza la logic 0 pentru Afisor cu catod comun si la logic 1

pentru Afisor cu anod comun iar Pinul 7 BI se conecteaza la logic 0. Pentru

prelungirea vietii Afisorului se recomanda montarea de rezistente pe iesirilecatre Afisor. VDD trebuie sa fie >10V si Iout<10mA.



14

- Afisorul in 7 segmente poate fi cu anod comun sau catod comun: vezi mai sus modulde conectare la decodor pentru fiecare caz. Se va folosi un afisor LSD8015 IA (anodcomun), 16 pini, U/pin=5V, I/pin=10-20mA.Tranzistor de comutatie NPN 2N2221

Schema functionala finala a proiectului:

Documents

Proiect Electronica Digitala