Введення

В даний час широко застосовуються пристрої введення інформації, пульти дистанційного керування, пристрої управління тощо для створення цих пристроїв використовуються перетворювачі кодів.
Перетворювачі кодів служать для переведення однієї форми числа в іншу. Їх вхідні і вихідні змінні однозначно зв'язані між собою. Цей зв'язок можна задати таблицями перемикань або логічними функціями.
Найбільш поширеними видами перетворювачів кодів є шифратори, дешифратори, мультиплексори і демультіплексори.
Шифратори (кодер) перетворює одиночний сигнал в n-розрядний двійковий код. Найбільше застосування він знаходить в пристроях вводу інформації (пульти управління) для перетворення десяткових чисел в двійкову систему числення.
Дешифратор (декодер) - перетворює код, що надходить на його входи, в сигнал тільки на одному з його виходів. Дешифратор широко застосовуються в пристроях управління, в системах цифрової індикації з газорозрядними індикаторами, для побудови розподільників імпульсів по різних ланцюгів і т. д. Дешифратор входять в усі серії мікросхем ТТЛ і КМДП. Наприклад, дешифратор К155ІД4 (два дешифратора в корпусі) перетворює двійковий код в код '1 з 4 ', К155ІД1 і к176ІД1 в код '1 з 10', К155ІД3-в код '1 з 16 '. Дешифратор на мікросхемі К155ІД1 призначений для роботи з декадних газорозрядними індикаторами. Його виходи підключаються безпосередньо до катода (які мають форму десяткових цифр) газорозрядної індикатора, анод якого через резистор підключений до джерела живлення напругою 200-250 В. Вихідні сигнали цієї мікросхеми відрізняються від ТТЛ рівнів і тому для підключення до неї інших мікросхем доводиться застосовувати додаткові пристрої узгодження .
Мультиплексор - це, вузол здійснює перетворення паралельних цифрових кодів в послідовні. Його застосовують для послідовного опитування певної кількості інформаційних сигналів і передачі їх на один вихід. В інтегральному виконанні випускаються мультиплексори на два входи (чотири елемента в одному корпусі), на вісім і шістнадцять входів. Мікросхеми К561Кп1 і К561КП2 представляють собою мультиплексори-демультіплексори цифрових і аналогових сигналів і можуть використовуватися або для послідовного опитування всіх вхідних ланцюгів Х0 .. Хn і передачі їх сигналу на один вихід Х, або для комутації одного вхідного сигналу Х на один з багатьох виходів Х0. . Хn.


1.Вибор і обгрунтування структурної схеми пристрою

На малюнку 1 представлена структурна схема кодує пристрої. Вона досить проста за структурою і складається з трьох блоків: джерела живлення, пристрої введення і що кодує пристрої.
Блок живлення служить для живлення схеми енергією.
Пристрій введення служить для введення символів.
Кодуючий пристрій необхідно для зашифровки символів надходять з пристрою вводу.
Дана структурна схема має недолік у тому, що немає пристрої захисту, яка необхідна для коректної роботи всього пристрою клавіатури введення.


Пристрій Кодуючий

введення пристрій




Джерело
харчування




Рис.1.1. Структурна схема кодує пристрої.
На малюнку 2 представлена структурна схема кодує пристрої. Вона складається з чотирьох блоків: джерела живлення, пристрої введення, пристрої захисту та кодує пристрої.
Блок живлення служить для живлення схеми енергією. Без цього блоку функціонування всієї схеми неможливо, тому що схема не буде харчуватися енергією.
Пристрій введення служить для введення символів. Працювати без цього пристрою не представляється можливим, оскільки всі пристрій збирається лише для того, щоб кодувати будь-які символи, а без пристрої введення їх не ввести.
Пристрій захисту є пристроєм, що захищає від одночасного натискання кількох клавіш. Цей пристрій схемі не обов'язково, але для коректної роботи всього пристрою желательно.
Кодуючий пристрій необхідно для зашифровки символів надходять з пристрою вводу. Без цього пристрою неможливо закодувати інформацію для подальшого її проходження в зашифрованому вигляді зрозумілою для інших пристроїв.


Пристрій Пристрій Кодуючий
введення захисту пристрій



 Джерело
харчування

Рис. 1.2. Структурна схема кодує пристрої.



2. Вибір і обгрунтування принципової схеми пристрою









2.1. Вибір і обгрунтування схеми електричної функціональної

Кодуючий пристрій на основі сканується клавіатури формує чотирьох розрядний двійковий код і містить: блок сканування (послідовно включений чотирьох розрядний двійковий лічильник, DD2, шестнадцатівходовий мультиплексор DD3), формувач сигналу "ГОТ" на тригері DD4 елементі "І-НІ" DD1.2. < br /> З генератора тактових імпульсів такти надходять на чотирьох розрядний двійковий лічильник. (Лічильник служить для рахунку імпульсів. Коефіцієнт перерахунку лічильника Ксч = 2n відповідає максимальній кількості підраховуємо одиниць інформації, де n-кількість тригерів). Такти на лічильник надходять через елемент "І-НІ". Елемент "І-НІ" призначений для подачі імпульсів на лічильник DD2 залежно від сигналу що формується на D-тригері.
Сигнали з виходу лічильника надходять на шестнадцатівходовий мультиплексор DD3. (Мультиплексор має декілька інформаційних входів і один інформаційний вихід, а так само керуючі входи. Він забезпечує передачу інформації з одного з входів, в залежності від коду що позначає номер інформації входу поданого на керуючі входи).
З виходу мультиплексора сигнал йде на тригер DD4.1. (Тригер - запам'ятовуючий елемент, він забезпечує запис, зберігання і видачу одного біта інформації. Він має два стійких стани). На прямому виході тригера формується сигнал "ГОТ". З інверсно виходу сигнал йде на елемент "І-НІ".
Сигнал "ГОТ" формується на елементі "І-НІ" (DD1.2) і D-тригері (DD4.1).
Схема електрична функціональна представлена на рисунку 2.1.1.




& C1 СТ МХ
C2








Від
 Клавіатури







Рис. 2.1.1. Функціональна схема кодує пристрої.



2.2. Вибір і обгрунтування елементної бази

Елементну базу я обрав на інтегральних мікросхемах серії К155, так як ця серія підходить по єдиному заданому параметру Uіп = 5 В.
Інтегральні мікросхеми серії К155 випускаються в пластмасових корпусах. Мають діапазон робочих температур від -10 до +70 градусів, частина мікросхем випускається також в керамічних корпусах і має позначення 155, з діапазоном робочих температур від -45 до +85 градусів.
Інтегральні мікросхеми серії К155 широкого споживання, дешеві, що є перевагою даної серії.
Порівняльні характеристики декількох серій наведено в таблиці 2.2.1.

Таблиця 2.2.1.
Серія К155 К531 К555 КР1531 КР1533
I0вх, мА -1,6 -2,0 -0,36 -0,6 -0,2
U0вх max, В 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
I1вх, мА 0,04 0,05 0,02 0,02 0,02
U1вх min, В 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0
U0вих, В 0,4 0,5 0,5 0,5 0,4
I0вих, мА 16 20 8 20 4
U1вих, В 2,4 2,7 2,7 2,7 2,5
I1вих, мА -0,4 -1 -0,4 -1 -0,4


К155 ЛА3










Рис. 2.2.1. УДО логічного елемента.

Порівняльні характеристики логічних елементів наведені в таблиці 2.2.2. з якої найкраща К155 ЛА3.



Таблиця 2.2.2.
Серія К155 ЛА1 К155 ЛА2 К155 ЛА3 К155 ЛА4
Pпотр, мВт 39 21 78 80
U1вих, В 2,4 2,4 2,4 2,4
U0вих, В 0,4 0,4 0,4 0,4
t1, 0зд. р., нс 15 15 15 15
t0, 1зд. р., нс 22 22 22 29
Uпст, В 0,4 0,4 0,4 0,4


К155 ІЕ5








Рис. 2.2.2. УДО лічильника.

Порівняльні характеристики лічильників наведені в таблиці 2.2.3. з якої найкраща К155 ІЕ5.

Таблиця 2.2.3.
Серія К155 ІЕ2 К155 ІЕ4 155 ІЕ5
Iпотр, мА 53 51 53
I0вх, мА -6,4 -6,4 -3,2
I1вх, мА 0,16 0,16 0,08
Uд, В 1,5 1,5 1,5
Pпотр, мВт 265 265 265




К155 ТМ2









Рис. 2.2.3. УДО D-тригера.

Порівняльні характеристики D-тригерів наведені в таблиці 2.2.4. з якої найкраща К155 ТМ2.

Таблиця 2.2.4.
Серія К155 ТМ2 К155 ТМ5 155 ТМ8
ЧИСЛО Тригер 2 4 4
СЕРЕДНЯ ЗАТРИМКА 32 27 30
fперекл, МГц 15 35 30
Uпіт, В 5 5 5
Pпотр, мВт 150 265 225


К155 КП1





















Рис. 2.2.4. УДО мультиплексора.

Порівняльні характеристики мультиплексорів наведені в таблиці 2.2.5. з якої найкраща К155 КП1
Таблиця 2.2.5.
Серія К155 КП1 К155 КП5 155 КП7
U1вих, В 2,4 2,4 2,4
I1вх, мА 0,04 0,04 0,04
I0вх, мА -1,6 -1,6 -1,6
U0вих, В 0,4 0,4 0,4
Pпотр, мВт 360 230 260
3. Розрахункова частина
3.1. Розрахунок надійності

1. Інтенсивність відмов блоку

? бл =? Ni *? I0???? I???? I = 4 * 0,1 * 1 * 1 +1 * 0,1 * 1 * 1 +

+4 * 0,1 * 1 * 1 +1 * 0,1 * 1 * 1 +47 * 0,005 * 1 * 1 = 1,235 * 10-6

2. Середнє напрацювання до першої відмови

Т = 1 /? Бл = 1/1, 235 * 10-6 = 0,8 *

3. Ймовірність безвідмовної роботи

Р = е-? Бл * Т = е-0, 01235 = 0.9877