Создание логической схемы для электронных часов

/

Содержание

• Цель работы
• 1. Граф управляющего автомата
• 2. Управляющие микрокоманды
• 3. Структурная схема устройства
• 4. Кодирование входных, выходных сигналов и состояний автомата
• 5. Минимизация блоков 'F' и 'FL'
• 6. Отключение индикаторов
• 7. 12-часовой режим работы
• 8. Общая функциональная схема
• Заключение
• Приложение

Цель работы

В данной работе необходимо разработать логическую схему электронных часов.

Кроме основных функций отображения и корректировки текущего времени требуется организовать:

· 12-часовой режим работы с указанием AM и PM;

· Отключение индикаторов с целью экономии энергии.

Решение данной задачи будет состоять из нескольких этапов:

1. Построение графа управляющего автомата. Граф представляет собой возможные переходы между состояниями часов, их связь с кнопками управления.

2. Построение структурной схемы. На данном этапе разрабатывается структурная схема, а также выделяются структурные блоки.

3. Кодирование входных и выходных сигналов и состояний автомата.

4. Минимизация функциональных блоков F и FL с помощью карт Карно. Блок F преобразует входные сигналы в управляющие сигналы, блок FL управляет состояниями индикаторов.

5. Разработка 12-часового режима работы.

6. Разработка блока отключения индикаторов с целью экономии энергии.

7. Построение общей функциональной схемы. На данном этапе проводится соединение блоков, разработанных на предыдущих этапах.

8. Определение приблизительной площади кристалла микросхемы, реализующей проектируемое устройство.

1. Граф управляющего автомата

Построим граф возможных переходов состояний автомата:

/

Опишем режимы работы:

1. Режим отображения времени. При нажатии на кнопку a часы перейдут в режим корректировки минут. Нажатие кнопки b включает/выключает напоминание. Минуты и часы отображаются в нормальном режиме.

2. Режим корректировки минут. При нажатии на кнопку a часы перейдут в режим корректировки часов. Нажатие кнопки b увеличивает количество минут. На индикаторах отображаются минуты.

3. Режим корректировки часов. При нажатии на кнопку a часы перейдут в режим корректировки времени суток. Нажатие кнопки b увеличивает количество часов. На индикаторах отображаются часы.

4. Режим корректировки времени суток. При нажатии на кнопку a часы перейдут в режим отображения времени. Нажатие кнопки b изменяет время суток. На индикаторах отображается время суток, т.е. AM или PM.

2. Управляющие микрокоманды

Опишем микрокоманды, управляющее индикаторами:

L1 - режим отображение минут;

L2 - режим отображение часов;

L3 - отображение индикатора AM/PM.

Опишем микрокоманды, управляющее счетчиками:

i1 - подается для корректировки минут;

i2 - подается для корректировки часов;

i3 - подается для изменения времени суток.

Опишем режимы и связанные с ними микрокоманды:

1. Режим отображения времени. L1=1; L2=1; L3=1; Сигналы i1, i2, i3 не подаются.

2. Режим корректировки минут. L1=1; L2=0; L3=0; По внешнему воздействию подается сигнал i1.

3. Режим корректировки часов. L1=0; L2=1; L3=0; По внешнему воздействию подается сигнал i2.

4. Режим корректировки времени суток. L1=0; L2=0; L3=1; По внешнему воздействию подается сигнал i3.

3. Структурная схема устройства

Дадим описание блоков структурной схемы:

· Блок 'Преобразователь внешних воздействий': Преобразует нажатие кнопок a и b в сигнал x и синхроимпульса s. Синхроимпульс формируется в момент нажатия кнопки a и b.

· Блок 'Устройство управления': преобразует входные сигналы в управляющие команды и управляет индикаторами.

4. Кодирование входных, выходных сигналов и состояний автомата

Закодируем состояния автомата:

Входной сигнал можно закодировать 2 разрядами:

Входной сигнал c будет возникать в начале каждого часа. Для этого будем отслеживать одновременное переключение минут и часов.

Закодируем выходной сигнал:

Закодируем выходные сигналы для блока F:

Закодируем выходные сигналы для блока FL:

5. Минимизация блоков 'F' и 'FL'

Минимизируем функции y1, y2, y3 с помощью карт Карно:

Минимизируем функции Q1, Q2 с помощью карт Карно:

Минимизируем функции L1, L2, L3 с помощью карт Карно:

6. Отключение индикаторов

Для отключения индикаторов требуется использовать потенциальные команды. Будем отключать индикаторы через 15 секунд после нажатия последней кнопки. Требуется подключить счетчик с коэффициентом k=16 к генератору частоты. Когда все разряды счетчика будут равны единице, перекрыть индикаторы и остановить счетчик. Для отслеживания нажатия кнопок подсоединим синхроимпульс s к входу принудительного обнуления счетчика.

7. 12-часовой режим работы

Для организации 12-часового режима работа необходимо:

1. Когда счетчики часов станут равными 13 необходимо установить счетчики часов в 1-ое значение. Для этого, когда часы станут равными 13, подадим 1 на входы принудительного обнуления счетчиков часов и через малый промежуток времени на тактовый вход младшего счетчика часов.

2. Организовать отображение и корректировку отображения времени суток. Для этого будем использовать индикаторный преобразователь ИП1, при подачи 0 на который отображается АМ, при 1 - PM.

8. Общая функциональная схема

Изобразим общую функциональную схему. Схемы блоков F, FL, ЭП находятся в приложениях. Данная схема удовлетворяет требованиям поставленной задачи.

Заключение

В данной работе разработана логическую схему электронных часов. Кроме основных функций отображения и корректировки текущего времени организовано:

· 12-часовой режим работы с указанием AM и PM;

· Отключение индикаторов с целью экономии энергии.

Дальнейшее усовершенствование данного устройства может происходить в следующих направлениях:

· возможность изменения времени, после которого индикаторы будут отключены.

Приложение

Схема блока ИП.

автомат микросхема кристалл часы