FREKVENČNÝ POČÍTAČ CMOS: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Tento sprievodca s priloženými súbormi PDF a fotografiami o tom, ako som pre zábavu z diskrétnej logiky navrhol vlastný čítač frekvencie. Nebudem zachádzať do úplných podrobností o tom, ako som vyrobil diviaky alebo ako ich zapojím, ale schémy sú vyrobené v programe KICAD, čo je bezplatný softvér, ktorý vám umožňuje vytvárať projekty na profesionálnej doske s plošnými spojmi. tieto informácie môžete skopírovať alebo použiť ako referenčný sprievodca. toto je dobré učebné cvičenie, zistil som, že je to vzrušujúca cesta a absolútna bolesť hlavy súčasne, ale tento projekt využíva mnohé zručnosti získané v základnom kurze digitálneho dizajnu. to všetko by sa dalo pravdepodobne vykonať pomocou jedného mikroovládača a niekoľkých externých častí. ale čo je na tom zábavné haha!

Krok 1: Návrh frekvenčného počítadla pomocou diskrétnych logických čipov CMOS

Na úvod som teda navrhol, zapojil a testoval tento obvod. Väčšinu práce som vykonal v NI multisim a na návrh väčšiny modulov som použil simulácie. Po testovaní v multisime som potom zostrojil testovací obvod po kúskoch na dosku na chlieb, aby som sa ubezpečil, že každá časť funguje správne. Bola to skutočná bolesť hlavy a spustenie prvej kompletnej verzie mi trvalo takmer týždeň. V ďalšom kroku uvediem kusovník (kusovník) a blokový diagram návrhu a potom sa podrobne pozriem na to, ako bol zostavený. Na tento účel som nepoužil žiadnu schému, jednoducho som prečítal údajové listy pre čipové sady a spustil simulácie a otestoval správnu funkciu každého čipu. Tento projekt obsahuje 4 hlavné koncepty, ktoré sú všetky spojené vo finálnej zostave, ktorá bude načrtnutá v blokových schémach. Tieto bloky som použil na opis toho, ako to bude všetko organizované a navrhnuté.

1. Časovací modul Obvod oscilátora Pierce s xxtal (kryštálom) oscilujúcim na 37,788 kHz je napájaný do CD4060B (14-stupňový binárny čítač a delič frekvencie), čo vedie k signálu 2 Hz. Tento signál je potom odoslaný do klopného obvodu JK nakonfigurovaného pre prepínací režim. Tým sa zníži o polovicu na 1 Hz štvorcovej vlny. signál je potom odoslaný na ďalší klopný obvod JK a rozdelený na 0,5 Hz (1 sekunda na 1 sekundu vypnutá). toto bude presná časová základňa na nastavenie našich aktivačných hodín, aby sa „rozdelila“jedna sekundová vzorka prichádzajúcej frekvencie. Ide v podstate o plátok impulzov, ktorý je potrebné počítať po dobu jednej sekundy.
2. Synchrónne počítadlo dekád Toto sú dva hlavné pojmy, ktoré je potrebné pochopiť, ako sa počíta prichádzajúca frekvencia. Prichádzajúci signál musí mať štvorcovú vlnu a musí byť tiež kompatibilný s logickou úrovňou čipov. Na laboratórnej lavici som použil funkčný generátor, ale jeden môže byť skonštruovaný s časovačom 555 a klopným obvodom JK alebo D nakonfigurovaným ako delič frekvencie. druhá koncepcia používa signál 0,5 Hz, aby meraný impulz mohol opustiť bránu AND v intervaloch jednej sekundy. a jeho zablokovanie, keď to ide logicky NÍZKO. tento impulz vychádza z brány AND a vstupuje do počítadiel desaťročí v súbežných hodinách. počítadlá fungujú ako synchrónne čítače a používajú funkcie vykonávať a vo funkciách popísaných v dátovom liste pre CD4029.
3. Reset Obvod sa musí resetovať každé 2 sekundy, aby sa vzorkovala frekvencia a aby sa na displeji nezobrazovali zložené hodnoty. chceme, aby vynuloval počítadlá na nulu predtým, ako príde ďalší plátok, alebo sa pridá k predchádzajúcej hodnote. čo nie je také zaujímavé! urobíme to Použitím D klopného obvodu, zapojeného na spätnú väzbu, a taktujeme signál 0,5 Hz do hodín, ktoré sú vložené do pinov aktivácie prednastavených počítadiel dekád. tým sa všetky počítadlá nastavia na dve sekundy na nulu a potom sa na 2 sekundy zvýšia. jednoduché, ale efektívne, toto sa tiež nedá urobiť pomocou žabkového JK, ale rád by som ukázal dva spôsoby, ako robiť to isté. Toto je všetko pre zábavu a učenie sa sami, takže sa môžete odchýliť!
4. LED SEGMENTY Najlepšia časť je uložená na koniec! segmentové displeje Classic 7 a čipy vodiča Vrelo odporúčam navrhnúť to okolo technického listu 7 -segmentového displeja a čipu vodiča. Budete musieť venovať veľkú pozornosť rozdielu medzi bežnou katódou alebo anódou. čip, ktorý som použil, bude musieť byť vysoký alebo nízky v závislosti od diód LED, ktoré sa rozhodnete použiť, a ako osvedčenú prax sa na obmedzenie prúdu používajú odpory 220 ohmov, existuje určitá flexibilita. Vždy je najlepšie odkázať na list s technickými údajmi. múdre odpovede sú uvedené v údajovom liste. Ak máte pochybnosti, prečítajte si ho čo najviac.

Krok 2: Blokový diagram

Táto ďalšia časť je len vizuálom blokového diagramu. Je dobré sa na to pozrieť, keď navrhujete niečo, čím by ste problém rozdelili na kúsky.

Krok 3: Časová základňa a schémy

o-rozsah ukazuje, ako by mal výstup vyzerať v porovnaní s časovou základňou.

Tento obvod používa zapojený cd 4060, ako je znázornené na obrázku, úplný obrázok nájdete v dokumente PDF

čipy používané v tomto obvode sú

• 3 x CD4029
• 1 x CD4081
• 1 x CD4013
• 1 x CD4060
• 1 x CD4027
• 3 x CD4543
• 21 x 220 ohmové odpory
• 3 X 7 SEGEMNT LED DISPLEJE
• 37,788 KHZ KRYSTÁL
• 330K ohmový odpor
• 15M ohmový odpor
• Sieť 18x 10K 8 PIN RESITOR (ODPORÚČANÉ)
• VEĽA ZARIADENÍ NA ZAPOJENIE, AK POUŽIJETE CHLÉBOVÚ DOSKU
• VEĽKÉ CHLIEBOVÉ DOSKY

ODPORÚČANÉ ZARIADENIE

• NAPÁJANIE NAPÁJACÍM STAVOM
• O-ROZSAH
• FUNKČNÝ GENERÁTOR
• VIACMETER
• KLEŠTINY

ODPORÚČANÝ DIZAJNOVÝ SOFTVÉR

• KICAD
• NIultisim