Презентация

1. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования
«Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
(ФГАОУ ВО «СПбПУ»)
Институт среднего профессионального образования
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: «Разработка схемы управления светофорами регулируемого
перекрестка с использованием макетного стенда ELVIS»
Студент: И.А. Ефремов
Преподаватель: О.Г. Швайка

2. Задачи курсового проекта

В курсовом проекте требуется:
1.
Составить совмещённую таблицу истинности для сигналов светофора, комплект карт
Карно, провести минимизацию в СДНФ и записать логические формулы
выражающие Yi (сигнал светофора) через X1, X2, X3, X4 (выходы счетчика).
Выполнить преобразование этих формул к виду, обеспечивающему минимально
возможную реализацию схемы в системе логических элементов ТТЛ серий 155
(SN74) или 555 (SN74LS);
2.
Выполнить принципиальную электрическую схему устройства и проверить ее на
работоспособность с помощью программы Multisim;
3.
Провести расчёт быстродействия и мощности;
4.
Собрать схему на макете;
5.
Подключить учебный стенд «Перекресток»;
6.
Продемонстрировать работу.

3. Таблица истинности

Таблица истинности – это табличное
представление логической схемы, в
которой перечислены всевозможные
сочетания входных сигналов вместе со
значениями
истинности
выходного
сигнала.
Таблица истинности сигналов для
светофоров находится на слайде.

4. Карты Карно

Карты Карно – это графическое
изображение всех возможных наборов
аргументов, совокупность клеток, каждая из
которых является одним из возможных
наборов аргументов.
Карта Карно составляется для каждой
функции, то есть для каждого сигнала
светофора. На слайде находится карта Карно
для красного сигнала стороны А.

5. Минимизация

Минимизация – это процесс упрощения с
целью получения более простой формы
представления функций.
Минимизация состоит из трёх этапов:
1. Представление функции на карте Карно.
2. Объединение минтермов.
3. Получение результата минимизации в СДНФ.
На слайде находится СДНФ красного и
зеленого сигнала стороны А.

6. Функциональная схема

Функциональная схема – это схема,
состоящая из логических функций в
определенном базисе.
Базис – это функционально полный набор
элементов, с помощью которого можно
реализовать
сколь
угодно
сложную
переключательную функцию.
На слайде находится функциональная
схема для регулирования сигналов светофоров
с аргументированным выбором базиса и
логических элементов.

7. Выбор серии

Выбор осуществлялся между сериями К155
(транзисторно-транзисторная логика, ТТЛ) и
К555 (транзисторно-транзисторная логика с
диодами Шотки, ТТЛШ).
В процессе сравнения параметров данных
серий, было выяснено, что серия К555 имеет
меньшую энергию переключения (основной
параметр, определяющий качество микросхемы
логического элемента: чем меньше, тем лучше),
в 4 раза меньше, чем серия К155.
На слайде находится таблица, в которой
последний
столбец
–
параметр,
представляющий собой энергию переключения.

8. Используемые микросхемы

В
соответствии
с
выбранными
логическими
элементами
для
функциональной схемы и выбранной серией
были подобраны следующие микросхемы и
их количество: К555ИЕ7 – 1 корпус,
К555ЛН1 – 1 корпус и К555ЛА4 – 3 корпуса.
На слайде находится УГО одной из
микросхем, а именно – К555ИЕ7.

9. Создание схемы в Multisim и Ultiboard

После
выбора
необходимых
микросхем была создана схема в
программе Multisim. Было создано две
версии
схемы:
с
«Логическим
анализатором» и с разъёмом. Первая
версия
схемы
необходима
для
демонстрации
работоспособности
с
помощью временно́й диаграммы, которая
представлена на слайде. Вторая версия
используется для сборки на макете.
Вторая версия схемы из Multisim еще
была использована для создания печатной
платы
в
программе
Ultiboard,
находящейся на слайде.

10. Сборка схемы на макете

После создания схемы в программе
Multisim и Ultiboard, схема была собрана на
макете
ELVIS
II
с
использованием
необходимых микросхем и, после проверки
питания микросхем преподавателем и
подключения к стенду «Перекресток», была
продемонстрирована
корректная
работоспособность схемы.

11. Расчет быстродействия и мощности

Быстродействие
–
усредненное
количество
выполняемых в единицу
времени
элементарных
операций.
Быстродействие микросхем – это их
задержка, то есть чем меньше задержка, тем
выше быстродействие. Расчет максимальной
задержки схемы находится на слайде.
Мощность – это физическая величина,
определяющая скорость передачи или
преобразования электроэнергии в другие
виды энергии, например, тепловую. Расчет
мощности, потребляемой микросхемой,
находится на слайде.

12. Заключение

В течение написания курсовой работы было реализовано множество
этапом проектирования и создания схемы. В общей части была составлена
таблица истинности, проведена минимизация с помощью карт Карно и
выражением каждого сигнала светофоров в СДНФ. После минимизации была
составлена функциональная схема.
В специальной части аргументировано была выбрана серия используемых
микросхем, составлена схема в программе Multisim и разводка печатной платы
в программе Ultiboard. В завершении этой части схема была собрана на макете
ELVIS II и подключена к стенду «Перекресток» для демонстрации
работоспособности.
В расчетной части проекта были произведены расчеты быстродействия
микросхем и их потребляемой мощности.