Электронные часы на ИМС

Если на вход D микросхемы 7474 подается напряжение высокого уровня, то тактовый импульс устанавливает на выходе Q напряжение высокого, а на выходе Q — низкого уровня.Когда на вход D микросхемы 7474 подается напряжение низкого уровня, то тактовый импульс устанавливает на выходе Q напряжение низкого, а на выходе Q — высокого уровня.Поступающие на вход D микросхемы 7474 данные могут меняться в любой момент. Информация считается значимой лишь тогда, когда тактовый импульс переходит с низкого уровня напряжения на высокий. В этот момент она передается на триггер.В нормальном режиме работы на входы Preset и Reset подается напряжение высокого уровня. Если на вход Reset микросхемы 7474 подается напряжение низкого уровня, то на выходе Q формируется напряжение низкого, а на выходе Q — высокого уровня. Если на вход Preset микросхемы 7474 подается напряжение низкого уровня, то на выходе Q формируется напряжение высокого, а на выходе Q — низкого уровня. Не следует подавать напряжение низкого уровня одновременно на оба эти входа, поскольку в зтом случае выходы будут находиться в неустойчивом состоянии, которое изменится, когда изменится состояние входов Preset или Reset.К155ИЕ1Микросхемы К155ИЕ1 представляют собой декадный счетчик с фазоимпульсным представлением информации.Содержит 105 интегральных элементов.Корпус типа 201.14-1, масса не более 1 г.Предельно допустимые режимы эксплуатации:- Напряжение питания .......... 4,75 - 5,25 В- Входное напряжение низкого уровня .......... < 0,4 В- Входное напряжение высокого уровня .......... > 2,4 В- Входной ток низкого уровня .......... < 16 мА- Выходной ток высокого уровня .......... < -0,8 мА- Емкость нагрузки .......... < 15 пФ- Длительность фронта и среза входного импульса < 150 нс- Температура окружающей среды: - К155 .......... -10 + 70 °С - КМ155 ......... - 45 + 85 °СПосле проектирования получили следующую схему:Расчет надежностиЭлементами схемы надёжности примем все радиоэлементы, используемые в принципиальной схеме блока согласно перечню элементов. Из анализа принципа работы устройства следует, что все элементы соединены последовательно с точки зрения надежности, т.к. отказ любого из них приводит к полному отказу устройства. Все элементы устройства работают одновременно. В качестве математической модели надежности примем модель, имеющую экспоненциальное распределение. Это означает,что каждый из элементов имеет экспоненциальный закон распределения времени работы до отказа:где N – общее количество элементов;Pj(t) – вероятность безотказной работы j-ого элемента за время t. А также, что закон распределения вероятности безотказной работы любого элемента является экспоненциальным, это отражено в формуле.где - интенсивность отказов j-ого элемента.Подставляя формулы, получим окончательную формулу для определения вероятности безотказной работы.где - интенсивность отказов устройства.Интенсивность отказов элементов определяется по формуле .где - номинальная интенсивность отказов;k1 – поправочный коэффициент влияния вибрации;k2 – поправочный коэффициент влияния ударных нагрузок;k3 – поправочный коэффициент влияния влажности и температуры;k4 – поправочный коэффициент влияния давления воздуха;аj– поправочный коэффициент влияния коэффициента нагрузки и температуры корпуса.Исходя из условий эксплуатации поправочные коэффициенты равныk1=1, k2=1, k3=1, k4=1. При расчёте надежности по внезапным отказам полагаем, что интенсивность отказов постоянна во времени, отказы и восстановления элементов взаимно независимы, во время ремонта устройства другие (не отказавшие) элементы не могут отказать.В связи с высоким коэффициентом заполнения и малой ожидаемой нагрузкой (рассеиваемой мощности) элементов, оценочный расчёт показал, что температура внутри блока не превысит 30 °С.Результаты расчета приведены в таблице 1.Таблица 1 - Расчет интенсивности отказов радиоэлементовНаименование элементовп/пxx10-61/чКнаix10-61/чnixxх10-61/чМикросхема270.010.10.80.0080,236Диод50.20.60.80.160,8Транзистордо 150 мВт20.840.70.80.6720,136Конденсатор80.0350.30.50.01750,14Резистор120.0430.80.650.02790,3354Индикатор40,50,80.70,351,4Кнопка20.140.80.70.0980,196Провода480.0150.60.70.01050,504Интенсивность отказов устройства равна: 1,8474*10-61/ч. Среднее время наработки на отказ:142 931ч=15лет. Вероятность безотказной работы: P(t)=0.92.Проверка работоспособностиИмеется два способа проверки работоспособности. Первый заключается в измерении электрических сигналов и частот, согласно рабочей схемы. При этом следует учитывать что частота следования импульсов часовых интервалов слишком мала и требует особой подготовки специалиста. Второй способ является более простым в реализации и обеспечивается точностью хода на протяжении длительного времени (1-24часа) в сравнении с эталонными часами. Как правило, необходимо использовать интервал в 24 часа, по причине описанной выше, при постоянном наблюдении за правильностью отображения времени, с целью выявления монтажных ошибок.Воспользуемся вторым способом. Для этого нам понадобятся механические или электронные часы с заведомо рабочим механизмом, сеть питания промышленной частоты. Проверка проводится при нормальных климатических условиях (23±50С, 75% влажности).В результате проверки работоспособности было выявлено соответствие поставленных задач полученным результатам. Таким образом полученные часы имеют высокие потребительские качества.ЗаключениеВ ходе выполнения курсового проекта выполнено рассмотрение характеристик часов, их классификация. Рассмотрены основные методы создания электронных часов. Практической частью курсового проекта стала разработка действующей модели электронных часов, с индикацией минут и часов. Разработаны схемы электрическая структурная и электрическая принципиальная.Заключительными этапами разработки стали расчеты надежности работы часов и проверка работоспособности.Списокиспользуемых источников1.ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей: Сборник: ГОСТ 2301-68 и др. - М.: Изд-во стандартов, 1988. 240с.2.ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах: Сборник: ГОСТ 2.743-91 и др. - М.: Изд-во стандартов, 1995. - 112с.3.2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.4.2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.5.2.708-81 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники.6.2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.7.2.743-91 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.8.2.759-82. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы аналоговой техники.9.И.К. Аксенов, А.А. Мельников Основы конструирования радиоэлектронных приборов, учебник для специальных учебных заведений, Москва, Высшая школа, 1986г., 176с, иллюстрированный.10.Э.Т. Романычев, А.К. Иванов, А.С. Куликов, Т.П. Новиков Разработка и оформление конструкторской документации РЭА, справочное пособие, Москва, Радио и связь, 1984г., 256с, иллюстрированный.11.Якубовский С.В., Ниссельсон Л.И., Кулешова В.И. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 496 с.: ил.12.Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник.: – М. Энергоатомиздат, 1998. – 448 с.: ил.13.Дубровский В.В., Иванов Д.М., Пратусевич Н.Я. Резисторы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.: ил.14.Аронов В.Л., Баюков А.В., Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы: Транзисторы.: Справочник.: – М. Энергоатомиздат, 1986. – 904 с.: ил.15.Баюков А.В., Гитцевич А.Б., Зайцев А.А. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник.: – М. Энергоатомиздат, 1987. – 744 с.: ил.16.Берзан В.П., Геликман Б.Ю., Гураевский М.Н. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник.: – М. Энергоатомиздат, 1987. – 656 с.: ил.17.Тарабрин Б.В., Лунин Л.Ф., Смирнов Ю.Н. Интегральные микросхемы: Справочник.: – М. Энергоатомиздат, 1985. – 528 с.: ил.