1. Опис функціонування системи
Розроблена система призначена для освітлення великих ялинкових гірлянд і подібних їм ілюмінаційних систем.
Схема складається з довільного числа автономних і незалежних блоків, кожен з яких висвітлює одну гірлянду. Кожна гірлянда, у свою чергу, складається з п'яти незалежних світлових ліній (див. Рис.1), т.ч. досягаються динамічні ілюмінаційні ефекти. Високий рівень напруги (ТТЛ-стандарт gt; 2,4В) на виході керуючого блоку забезпечує відкриття транзистора (досить високої потужності) і загоряння ламп відповідної лінії в гірлянді.
Крім усього іншого, кожен блок містить ПЗУ, із записаними в нього чотирма режимами освітлення гірлянди, а також два перемикача для вибору режиму освітлення. Запис програм в ПЗУ покладається на виробника відповідно до нижче обумовленим форматом.
Таким чином, завдання для даної роботи зводиться до розробки одного повнофункціонального блоку управління. У даній роботі розраховується і описується лише схемотехнічна частина всього проекту. Електротехнічна, конструкторська і художня частини припускають окрему доопрацювання, і в даній роботі описуються лише поверхово, на якісному рівні.
2. Структурна організація системи
Виходячи з опису функціонування, схема керуючого блоку повинна включати наступні елементи (див. рис.2):
- Схема включення і запуску;
- ПЗУ з чотирма записаними режимами освітлення;
Лічильник зміщення адреси для поточної програми в ППЗУ;
Керований генератор тимчасових імпульсів (УГВІ);
Схема скидання (закінчення програми);
Додаткові схеми для узгодження роботи основних блоків.
Розберемо докладніше кожен з функціональних вузлів.
Схема включення і запуску: забезпечує скидання всіх необхідних елементів в початкові стану для коректного функціонування елементів схеми, а також запуск автогенератора УГВІ для початку роботи лічильника.
ППЗУ (32x8): містить чотири підпрограми (по 8 рядків), кожна з яких забезпечує один режим освітлення гірлянди. Три входу ППЗУ підключені до виходів лічильника, що забезпечує довжину підпрограми в 8 рядків, два інших входу підключені до перемикачів J1 і J2, що забезпечує вибір однієї з чотирьох підпрограм. Формат запису в ППЗУ: біти L0 ... L4 визначають вкл/викл стан відповідної світловий лінії; біти T0, Т1, Т2 визначають час горіння заданої комбінації згідно:
УГВІ: забезпечує необхідну затримку перед перемиканням лічильника в наступний стан, тим самим забезпечується потрібний час світіння гірлянди.
Лічильник: забезпечує послідовну вибірку рядків з ППЗУ для чергового такту освітлення гірлянди.
Схема скидання: забезпечує скидання лічильника при виявленні в ППЗУ коду закінчення підпрограми EOP. Т.ч. реалізується робота підпрограм, довжина яких менше 8 тактів.
Додаткові схеми: забезпечують взаємозв'язок і коректне функціонування основних вузлів схеми, запобігаючи гонки та інші неприпустимі ефекти. Фактично здійснюють арбітраж схеми. Також до них відносяться виходи управління ліній освітлення, які під'єднуються до виходів ППЗУ L0 ... L4 через елементи з підвищеною навантажувальною здатністю для подальшого узгодження з високопотужними транзисторами.
Більш детальний опис структурної схеми керуючого блоку і керованого генератора тимчасових імпульсів дивіться в Додатку 1 і Додатку 2.
. Синтез функціональної схеми
На даному етапі проектування ми зробимо конкретизацію структурної схеми. І введемо конкретні елементи для реалізації функціональних вузлів. Однак опис цих елементів на рівні конкретних мікросхем проводити не будемо, а залишимо його на долю наступного розділу.
Схема включення і запуску: при включенні харчування деякі компоненти схеми (лічильник, внутрішній лічильник УГВІ) повинні бути встановлені в початковий стан, в даному випадку обнулені, а також необхідно запустити автогенератор УГВІ. Для цих цілей у схемі запуску використовується одновібратор, що генерує імпульс певної довжини при включенні живлення.
ППЗУ (32x8): містить чотири підпрограми (по 8 рядків), кожна з яких забезпечує один режим освітлення гірлянди. На входи ППЗУ А1 ... А3 подаються сигнали з виходів лічильника (1 ... 3). Входи А4 і А5 підключаються на землю через перемикачі J1 і J2, т.ч. замкнутий стан перемикача забезпечує на вході рівень л...
