ČÍTAČ FREKVENCE CMOS: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

Tato příručka s přiloženými soubory PDF a fotografiemi o tom, jak jsem pro zábavu z diskrétní logiky navrhl vlastní čítač frekvencí. Nechystám se jít do úplných podrobností o tom, jak jsem vyrobil kance s obvodem nebo jak je zapojit, ale schémata jsou vytvořena v KICADu, což je bezplatný software, který vám umožní provádět vaše projekty na profesionální desce plošných spojů. tyto informace můžete zkopírovat nebo použít jako referenční příručku. toto je dobré učební cvičení, zjistil jsem, že je to vzrušující cesta a zároveň absolutní bolest hlavy, ale tento projekt využívá mnoho dovedností získaných v základním kurzu digitálního designu. to vše by pravděpodobně bylo možné provést s jedním mikrořadičem a několika externími částmi. ale co je na tom zábavné haha!

Krok 1: Návrh čítače frekvence pomocí diskrétních logických čipů CMOS

Jako úvod jsem tedy navrhl, zapojil a otestoval tento obvod. Většinu práce jsem udělal v NI multisim a pomocí simulací jsem navrhl většinu modulů. po testování v multisimu jsem potom sestrojil testovací obvod na kousky na desku s chlebem, abych měl jistotu, že každá část funguje správně, byla to skutečná bolest hlavy a trvalo mi téměř týden, než jsem spustil první kompletní verzi. V dalším kroku zahrnu kusovník (kusovník) a blokové schéma návrhu a poté se podrobně podívám na to, jak byl sestaven. K tomu jsem nepoužil žádná schémata, prostě jsem si přečetl datové listy pro čipsety a spustil simulace a otestoval správnou funkci každého čipu. Tento projekt obsahuje 4 hlavní koncepty, které jsou všechny spojeny v konečné sestavě, která bude popsána v blokových diagramech. Pomocí těchto bloků jsem popsal, jak to všechno bude organizováno a navrženo.

1. Časovací modul Obvod oscilátoru Pierce s xtalem (krystalem) oscilujícím na 37,788 kHz je napájen do CD4060B (14stupňový binární čítač a dělič kmitočtu), což má za následek 2Hz signál. Tento signál je poté odeslán do JK flip flopu nakonfigurovaného pro přepínací režim. Tím se sníží na polovinu na 1Hz čtvercovou vlnu. signál je pak odeslán na další JK flip flop a rozdělen na 0,5 Hz (1 sekunda na 1 sekundu vypnuto). toto bude přesná časová základna pro nastavení našich aktivačních hodin, aby se „rozřezal“jeden sekundový vzorek příchozí frekvence. Jedná se v podstatě o plátek impulsů, který je třeba počítat po dobu jedné sekundy.
2. Synchronní čítač dekád Jsou to dva hlavní pojmy, které je třeba pochopit, jak se počítá příchozí frekvence. Příchozí signál musí mít čtvercovou vlnu a musí být také kompatibilní s logickou úrovní čipů. Na laboratorní lavici jsem použil funkční generátor, ale jeden může být konstruován s časovačem 555 a klopným obvodem JK nebo D nakonfigurovaným jako dělič frekvence. druhá koncepce používá signál 0,5 Hz k tomu, aby měřený impuls mohl opustit bránu AND na jednosekundové intervaly. a blokovat to, když to jde logicky NÍZKO. tento puls opouští bránu AND a vstupuje do čítačů desetiletí v paralelních hodinách. čítače fungují jako synchronní čítače a využívají funkce provádění a ve funkcích popsaných v datovém listu pro CD4029.
3. Reset Obvod se musí resetovat každé 2 sekundy, aby se vzorkovala frekvence a aby se na displeji nedostalo složené čtení. chceme, aby resetoval čítače na nulu, než přijde další řez, nebo se přidá k předchozí hodnotě. což není tak zajímavé! uděláme to pomocí D klopného flopu připojeného ke zpětné vazbě a taktujeme signál 0,5 Hz do hodin, které jsou vloženy do pinů přednastavených povolení desítek čítačů. tím se všechny čítače nastaví na dvě sekundy na nulu a poté se na 2 sekundy zvýší. jednoduché, ale efektivní, ne to by se dalo udělat také pomocí JK flip flopu, ale rád bych ukázal dva způsoby, jak dělat totéž. To je vše pro zábavu a vlastní učení, takže se můžete odchýlit!
4. LED SEGMENTY Nejlepší část je uložena na konec! segmentové displeje Classic 7 a čipy ovladače Vřele doporučuji navrhnout to kolem datového listu 7 segmentového displeje a čipu ovladače. Budete muset věnovat velkou pozornost rozdílu mezi běžnou katodou nebo anodou. čip, který jsem použil, bude muset být vysoký nebo nízký v závislosti na diodách LED, které se rozhodnete použít, a jako správná praxe se používají rezistory 220 ohmů k omezení proudu, existuje určitá flexibilita, vždy je nejlepší se obrátit na katalogový list, nikdo ve skutečnosti není chytré odpovědi leží v datovém listu. Pokud máte pochybnosti, přečtěte si to co nejvíce.

Krok 2: Blokový diagram

Tato další část je pouze vizuálem blokového diagramu. Je dobré se na to podívat, když navrhujete něco, co problém rozseká na kousky.

Krok 3: Časová základna a schémata

o-rozsah ukazuje, jak by měl výstup vypadat ve srovnání s časovou základnou.

Tento obvod používá zapojený cd 4060, jak je znázorněno na obrázku, úplný obrázek naleznete v PDF

čipy používané v tomto obvodu jsou

• 3x CD4029
• 1 x CD4081
• 1 x CD4013
• 1 x CD4060
• 1 x CD4027
• 3X CD4543
• 21 x 220 ohmové rezistory
• 3 X 7 SEGEMNT LED DISPLEJE
• 37,788 KHZ KRYSTÁL
• 330K ohmový odpor
• 15M ohmový odpor
• Síť 18x 10K 8 PIN RESITOR (DOPORUČENO)
• SPOUSTA ZAPOJOVACÍCH DrátŮ POUŽÍVÁNÍ CHLEBOVÉ DESKY
• VELKÉ CHLÉBOVÉ DESKY

DOPORUČENÉ ZAŘÍZENÍ

• NAPÁJENÍ NAPÁJENÍ LAVICE
• O-ROZSAH
• FUNKČNÍ GENERÁTOR
• VÍCEMETER
• KLEŠTĚ

DOPORUČENÝ DESIGNOVÝ SOFTWARE

• KICAD
• Nenápadné