Территориальный орган Федеральной службы;pdf

Электронные часы с цифровой индикацией показаний
Н.М. Китаева, Е.В. Ярославцев
Научный руководитель: Е.В. Ярославцев, к.т.н., доцент
Томский политехнический университет
Электронные часы – это часы, в которых источником периодических
колебаний служит, как правило, кварцевый генератор, а отсчѐт времени
производится по цифровому индикаторному устройству. Индикаторное устройство
в зависимости от назначения и области применения часов может быть выполнено на
различной элементной базе: вакуумных люминесцентных индикаторах, на жидких
кристаллах, светодиодах и т.д. Преобразование периодических колебаний,
вырабатываемых генератором, в дискретные сигналы, управляющие цифровым
индикатором, осуществляется электронным блоком, выполненным на интегральных
микросхемах (ИМС).
В настоящее время осталось очень мало механических часов. Электронные
часы нашли широчайшее применение в различных сферах нашей жизни: они
бывают настольные, они интегрированы в бытовые приборы (телевизоры,
микроволновые и электрические печи, стиральные машины), компьютеры, системы
управления автомобилями, сотовые телефоны, видео- и фотокамеры и т.д. Но
самыми близкими к нам физически, а также самыми удобными для просмотра
текущего времени остаются наручные электронные часы с цифровой индикацией.
Литературный обзор показал, что подавляющее большинство электронных
часов с цифровой индикацией строится по структурной схеме, подобной
приведенной на рис. 1.
Рис 1. Структурная схема электронных часов с цифровой индикацией
Основным блоком структурной схемы является кварцевый генератор G,
вырабатывающий
синусоидальные
колебания
фиксированной
частоты,
синхронизирующие работу всех остальных блоков устройства.
У1 – двухразрядный счетчик-дешифратор, вырабатывающий сигнал,
синхронизированный с минутами и управляющий индикаторами HL1 и HL2,
отражающими в цифровом виде десятки и единицы минут.
У2 – двухразрядный счетчик-дешифратор, формирующий сигнал для
управления индикаторами HL3 и HL4, которые в цифровом виде отражают десятки
и единицы часов, соответственно.
294
HL1…HL4 – индикаторы, осуществляющие визуализацию результатов отсчета
времени в цифровом виде.
БУ – блок управления, предназначенный для изменения режима работы
устройства, т.е. для расширения его функциональных возможностей.
На рис .2 представлена принципиальная схема электронных часов с цифровой
индикацией, реализующая структурную схему.
Рис.2. Принципиальная схема электронных часов с цифровой индикацией показаний
Проведенный анализ показал, что для практической реализации электронных
часов целесообразно использовать интегральные микросхемы серии К176 (КМОП),
отличающейся весьма широкой номенклатурой изделий, что позволяет реализовать
электронные часы на практике при минимальном количестве корпусов.
Особенностью микросхем КМОП является малое потребление тока. Это
обеспечивает пониженное потребление устройством электроэнергии и возможность
применить для его питания маломощные автономные источники напряжением
9±0,5 В. Для визуализации результатов отсчета времени целесообразно
использовать вакуумные люминесцентные индикаторы с гибкими выводами. Это
позволяет изменять в широких пределах габариты часов и открывает для
разработчика неограниченные возможности для создания оригинальных решений
внешнего оформления устройства.
Кварцевый генератор G реализован на специализированной микросхеме
К176ИЕ12 с использованием кварцевого резонатора РК-72. Собственная частота
колебаний кварцевого генератора относительно стабильна в широком диапазоне
изменения температуры и равна 32678 Гц. Наличие встроенного делителя частоты
обеспечивает, кроме того, формирование на выходах микросхемы сигналов с
частотой 1 Гц и 0,016 Гц. Двухразрядный счетчик-дешифратор У1, управляющий
работой индикаторов HL1 и HL2, выполнен на микросхемах К176ИЕ3 и К176ИЕ4.
Микросхема К176ИЕ4 – одноразрядный десятичный счетчик-дешифратор, который
производит счет поступающих на его вход (4-й вывод микросхемы) импульсов и
преобразование подсчитанного числа импульсов в код, необходимый для
295
последовательного высвечивания на семисигментном индикаторе HL1
соответствующей цифры от 0 до 9. После каждого десятого импульса с выхода
микросхемы (2-й вывод) формируется сигнал, который поступает на вход
микросхемы К176ИЕ3. Эта микросхема также является счетчиком-дешифратором и
выполняет ту же функцию, что и микросхема К176ИЕ4, с той лишь разницей, что
после каждого шестого импульса выдается сигнал на последующий счетчикдешифратор, а на индикаторе HL2 последовательно высвечиваются цифры от 0 до 5.
Совместная работа микросхем К176ИЕ3 и К176ИЕ4 позволяет производить счет
импульсов от 1 до 60 с отображением на индикаторах HL1 и HL2 десятичных чисел
от 00 до 59 (отображение минут).
Двухразрядный счетчик-дешифратор У2 управляет семисегментными
индикаторами HL3 и HL4 и собран на микросхемах К176ИЕ3, К176ИЕ4 и К176ЛА7.
Работа этого узла аналогична работе счетчика-дешифратора У1 с той лишь
разницей, что для обеспечения счета от 1 до 24 и последовательного высвечивания
на индикаторах HL3 и HL4 десятичных цифр от 00 до 23 (часы) введен логический
элемент «И» на микросхеме К176ЛА7. При поступлении входного импульса,
соответствующего числу 24, этот элемент выдает импульс на пятые выводы всех
микросхем, в результате чего все счетчики-дешифраторы переходят в нулевое
состояние, а индикаторы HL1…HL4 высвечивают нули. После этого счет
возобновляется, и процессы периодически повторяются.
Элементы
HL1…HL4
–
индикаторы
семисегментные
вакуумные
люминесцентные ИВ-3А.
Блок управления, состоящий из 4 переключателей, предназначен для
управления элементами принципиальной схемы и переключения режима работы
устройства. Каждый переключатель имеет два переключающих контакта, поэтому в
обозначении на принципиальной схеме указывается номер переключателя (первая
цифра) и номер группы переключающего контакта (вторая цифра).
Кроме выполнения основной функции – электронных часов с цифровой
индикацией, рассмотренное устройство в соответствии с положением
переключателей S1…S4 может выполнять функции секундомера и использоваться в
качестве электронной игры «Случайное число».
296
Рис.3. Общий вид собранного устройства
Конструктивно собранное устройство представляет собой одностороннюю
печатную плату, на которой расположены радиоэлектронные элементы в
соответствии с принципиальной схемой, показанной на рис. 2.
Разработка алгоритма для обработки магнитно - резонансных томограмм
беременных
И.В. Толмачев, А.С. Комюстюрова
Научный руководитель: И.В. Толмачев, ассистент
Томский политехнический университет
МРТ - этот новый, наиболее информативный, безвредный и неинвазивный
метод востребован в последнее время в медицине. Но в акушерской практике он
вызывает наибольший интерес. С помощью него можно детально рассмотреть плод,
материнские структуры и самое главное выявить врожденные пороки. Не мало
известны и 3D изображения, построенные на основе множественных планарных
МРТ изображениях. Однако, несмотря на всемирное признание МРТ как
верификационного метода пренатальной диагностики, в России этот метод до сих
пор широко не внедрен в клиническую практику.
Создание 3D изображения плода по результатам МРТ обследования позволяет
получить наиболее четкую картину о строении организма, врожденных пороках, но
занимает большое количество времени. Для любого врача сроки важны и
желательно получить результаты за короткое время. Данная работа направлена
именно на это. Целью является изучение этапов реконструирования и создания
объемного изображения, довести получение 3D изображения до автоматизации.
297