Όλοι γνωρίζουν γιατί υπάρχει ένας μικροϋπολογιστής, αλλά αποδεικνύεται ότι εκτός από μαθηματικούς υπολογισμούς, είναι ικανός για πολλά περισσότερα. Λάβετε υπόψη ότι εάν πατήσετε το κουμπί «1», μετά «+» και μετά πατήσετε «=», στη συνέχεια με κάθε πάτημα του κουμπιού «=» ο αριθμός στην οθόνη θα αυξάνεται κατά ένα. Γιατί όχι ψηφιακό μετρητή;

Εάν δύο καλώδια είναι κολλημένα στο κουμπί "=", μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως είσοδος μετρητή, για παράδειγμα, ένας μετρητής στροφών για μια μηχανή περιέλιξης. Και μετά από όλα, ο μετρητής μπορεί επίσης να είναι αναστρέψιμος για να το κάνετε αυτό, πρέπει πρώτα να καλέσετε έναν αριθμό στην οθόνη, για παράδειγμα, τον αριθμό των στροφών του πηνίου και, στη συνέχεια, να πατήσετε το κουμπί "-" και το κουμπί "1". . Τώρα, κάθε φορά που πατάτε το "=" ο αριθμός θα μειώνεται κατά ένα.

Ωστόσο, χρειάζεται ένας αισθητήρας. Η απλούστερη επιλογή είναι ένας διακόπτης καλαμιού (Εικ. 1). Συνδέουμε τον διακόπτη καλαμιού με καλώδια παράλληλα με το κουμπί "=", ο ίδιος ο διακόπτης καλαμιού βρίσκεται στο σταθερό μέρος της μηχανής περιέλιξης και στερεώνουμε τον μαγνήτη στο κινητό, έτσι ώστε κατά τη διάρκεια μιας περιστροφής του πηνίου να περάσει ο μαγνήτης κοντά στον διακόπτη καλαμιού μία φορά, με αποτέλεσμα να κλείσει.

Αυτό είναι όλο. Πρέπει να τυλίγετε το πηνίο, να κάνετε "1+" και στη συνέχεια με κάθε στροφή, δηλαδή, με κάθε στροφή οι ενδείξεις της οθόνης θα αυξάνονται κατά μία. Πρέπει να ξετυλίξετε το πηνίο - εισαγάγετε τον αριθμό των στροφών του πηνίου στην οθόνη του μικροϋπολογιστή και κάντε "-1", στη συνέχεια με κάθε περιστροφή ξετυλίγματος του πηνίου, οι ενδείξεις της οθόνης θα μειώνονται κατά μία.

Εικ.1. Διάγραμμα σύνδεσης του διακόπτη καλαμιού στην αριθμομηχανή.

Και, ας υποθέσουμε ότι πρέπει να μετρήσετε μια μεγάλη απόσταση, για παράδειγμα, το μήκος ενός δρόμου, το μέγεθος ενός οικοπέδου, το μήκος μιας διαδρομής. Παίρνουμε ένα κανονικό ποδήλατο. Αυτό είναι σωστό - στερεώνουμε ένα μη μεταλλικό στήριγμα με διακόπτη καλαμιού στο πιρούνι και συνδέουμε τον μαγνήτη σε μία από τις ακτίνες του τροχού του ποδηλάτου. Στη συνέχεια, μετράμε την περιφέρεια του τροχού και την εκφράζουμε σε μέτρα, για παράδειγμα, η περιφέρεια του τροχού είναι 1,45 μέτρα, οπότε πληκτρολογούμε "1,45+", μετά από το οποίο με κάθε περιστροφή του τροχού οι ενδείξεις της οθόνης θα αυξάνονται κατά 1,45 μέτρα, και ως αποτέλεσμα, η οθόνη θα δείχνει την απόσταση που έχει διανύσει το ποδήλατο σε μέτρα.

Εάν έχετε ένα ελαττωματικό ξυπνητήρι από κινεζικό χαλαζία (συνήθως ο μηχανισμός τους δεν είναι πολύ ανθεκτικός, αλλά η ηλεκτρονική πλακέτα είναι πολύ αξιόπιστη), μπορείτε να πάρετε μια πλακέτα από αυτό και, σύμφωνα με το κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 2, να φτιάξετε ένα χρονόμετρο από αυτό και μια αριθμομηχανή.

Η τροφοδοσία παρέχεται στην πλακέτα του ξυπνητηριού μέσω ενός παραμετρικού σταθεροποιητή στο HL1 LED (το LED πρέπει να έχει άμεση τάση 1,4-1,7 V, για παράδειγμα, κόκκινο AL307) και την αντίσταση R2.

Οι παλμοί παράγονται από τους παλμούς ελέγχου του βηματικού κινητήρα του μηχανισμού ρολογιού (τα πηνία πρέπει να αποσυνδεθούν, η πλακέτα χρησιμοποιείται ανεξάρτητα). Αυτοί οι παλμοί ταξιδεύουν μέσω των διόδων VD1 και VD2 στη βάση του τρανζίστορ VT1. Η τάση τροφοδοσίας της πλακέτας συναγερμού είναι μόνο 1,6 V, ενώ τα επίπεδα παλμών στις εξόδους για τον βηματικό κινητήρα είναι ακόμη χαμηλότερα.

Για να λειτουργεί σωστά το κύκλωμα, απαιτούνται δίοδοι με χαμηλό επίπεδο τάσης προς τα εμπρός, όπως VAT85 ή γερμάνιο.

Αυτοί οι παλμοί φτάνουν στον διακόπτη τρανζίστορ στα VT1 και VT2. Το κύκλωμα συλλέκτη VT2 περιλαμβάνει την περιέλιξη ενός ρελέ χαμηλής ισχύος K1, οι επαφές του οποίου συνδέονται παράλληλα με το κουμπί "=" του μικροϋπολογιστή. Όταν υπάρχει ισχύς +5V, οι επαφές του ρελέ Κ1 θα κλείσουν σε συχνότητα 1 Hz.

Για να ξεκινήσετε το χρονόμετρο, πρέπει πρώτα να εκτελέσετε την ενέργεια «1+» και μετά να ενεργοποιήσετε το κύκλωμα διαμόρφωσης παλμών χρησιμοποιώντας το διακόπτη S1. Τώρα, με κάθε δευτερόλεπτο, οι ενδείξεις της οθόνης θα αυξάνονται κατά μία.

Για να σταματήσετε να μετράτε, απλώς απενεργοποιήστε την τροφοδοσία του διαμορφωτή παλμών χρησιμοποιώντας το διακόπτη S1.

Για να έχετε μια μέτρηση για μείωση, πρέπει πρώτα να εισαγάγετε τον αρχικό αριθμό δευτερολέπτων στην οθόνη του μικροϋπολογιστή και, στη συνέχεια, να κάνετε την ενέργεια "-1" και να ενεργοποιήσετε το διαμορφωτή παλμών με το διακόπτη S1. Τώρα, με κάθε δευτερόλεπτο, οι ενδείξεις της οθόνης θα μειώνονται κατά μία και από αυτές θα είναι δυνατό να κριθεί πόσος χρόνος απομένει μέχρι ένα συγκεκριμένο γεγονός.

Εικ.2. Σχέδιο για τη μετατροπή μιας κινέζικης κρεμάστρας σε χρονόμετρο.

Εικ.3. Σχέδιο μετρητή τομής δέσμης υπερύθρων με χρήση αριθμομηχανής.

Εάν χρησιμοποιείτε έναν αισθητήρα υπέρυθρης φωτογραφίας που λειτουργεί στη διασταύρωση της δέσμης, μπορείτε να προσαρμόσετε τη μικροαριθμομηχανή για να μετράει ορισμένα αντικείμενα, για παράδειγμα, κουτιά που κινούνται κατά μήκος ενός μεταφορικού ιμάντα ή εγκαθιστώντας τον αισθητήρα στο διάδρομο, να μετράτε άτομα που εισέρχονται στο δωμάτιο .

Ένα σχηματικό διάγραμμα ενός αισθητήρα ανάκλασης υπερύθρων για εργασία με έναν μικροϋπολογιστή φαίνεται στο Σχήμα 3.

Η γεννήτρια σήματος υπερύθρων είναι κατασκευασμένη σε τσιπ A1 τύπου «555» (ενσωματωμένος χρονοδιακόπτης) Είναι μια γεννήτρια παλμών με συχνότητα 38 kHz, στην έξοδο της οποίας ανάβει ένα υπέρυθρο LED. Η συχνότητα παραγωγής εξαρτάται από το κύκλωμα C1-R1 όταν ρυθμίζετε επιλέγοντας αντίσταση R1, πρέπει να ρυθμίσετε τη συχνότητα στην έξοδο του μικροκυκλώματος (ακίδα 3) κοντά στα 38 kHz. Το LED HL1 τοποθετείται στη μία πλευρά του περάσματος, βάζοντας πάνω του έναν αδιαφανή σωλήνα, ο οποίος πρέπει να στοχεύει με ακρίβεια στον φωτοανιχνευτή.

Ο φωτοανιχνευτής είναι κατασκευασμένος στο τσιπ HF1 - αυτός είναι ένας τυπικός ενσωματωμένος φωτοανιχνευτής τύπου TSOP4838 για συστήματα τηλεχειρισμού για τηλεοράσεις και άλλες οικιακές συσκευές. Όταν μια δέσμη από το HL1 χτυπήσει αυτόν τον φωτοανιχνευτή, η έξοδός της είναι μηδέν. Ελλείψει δοκού - ένα.

Έτσι, δεν υπάρχει τίποτα μεταξύ HL1 και HF1 - οι επαφές του ρελέ K1 είναι ανοιχτές και τη στιγμή της διέλευσης οποιουδήποτε αντικειμένου, οι επαφές του ρελέ είναι κλειστές. Εάν εκτελέσετε την ενέργεια "1+" στη μικροαριθμομηχανή, τότε με κάθε πέρασμα ενός αντικειμένου μεταξύ HL1 και HF1, οι ενδείξεις εμφάνισης του μικροϋπολογιστή θα αυξάνονται κατά μία και από αυτές μπορείτε να κρίνετε πόσα κιβώτια στάλθηκαν ή πόσα άτομα εισήχθησαν .

Kryukov M.B. RK-2016-01.

Λειτουργική αρχή

Η αρχική κατάσταση είναι το μηδενικό επίπεδο σε όλες τις εξόδους σκανδάλης (Q 1 – Q 3), δηλαδή ο ψηφιακός κωδικός 000. Στην περίπτωση αυτή, το πιο σημαντικό ψηφίο είναι η έξοδος Q 3. Για να μεταφερθούν όλα τα flip-flop στη μηδενική κατάσταση, οι είσοδοι των Flip-flops συνδυάζονται και εφαρμόζεται το απαιτούμενο επίπεδο τάσης σε αυτά (δηλαδή, ένας παλμός που επαναφέρει τα flip-flops). Αυτό είναι ουσιαστικά μια επαναφορά. Η είσοδος C λαμβάνει παλμούς ρολογιού που αυξάνουν τον ψηφιακό κωδικό κατά ένα, δηλαδή μετά την άφιξη του πρώτου παλμού, η πρώτη σκανδάλη μεταβαίνει στην κατάσταση 1 (κωδικός 001), μετά την άφιξη του δεύτερου παλμού, η δεύτερη σκανδάλη μεταβαίνει στην κατάσταση 1, και ο πρώτος που δηλώνει 0 (κωδικός 010), μετά ο τρίτος κ.λπ. Ως αποτέλεσμα, μια τέτοια συσκευή μπορεί να μετρήσει μέχρι το 7 (κωδικός 111), αφού 2 3 – 1 = 7. Όταν όλες οι έξοδοι των σκανδαλών είναι ρυθμισμένο σε ένα, λένε ότι ο μετρητής έχει ξεχειλίσει. Μετά την άφιξη του επόμενου (ένατου) παλμού, ο μετρητής θα μηδενιστεί και όλα θα ξεκινήσουν από την αρχή. Στα γραφήματα, οι αλλαγές στις καταστάσεις ενεργοποίησης συμβαίνουν με μια ορισμένη καθυστέρηση t h. Στο τρίτο ψηφίο η καθυστέρηση έχει ήδη τριπλασιαστεί. Η καθυστέρηση που αυξάνεται με τον αριθμό των bit είναι ένα μειονέκτημα των μετρητών με σειριακή μεταφορά, που παρά την απλότητά τους περιορίζει τη χρήση τους σε συσκευές με μικρό αριθμό bit.

Ταξινόμηση μετρητών

Οι μετρητές είναι συσκευές για τη μέτρηση του αριθμού των παλμών (εντολών) που λαμβάνονται στην είσοδό τους, την αποθήκευση και την αποθήκευση του αποτελέσματος μέτρησης και την έκδοση αυτού του αποτελέσματος. Η κύρια παράμετρος του μετρητή είναι η μονάδα μέτρησης (χωρητικότητα) Kc. Αυτή η τιμή είναι ίση με τον αριθμό των σταθερών καταστάσεων του μετρητή. Μετά την άφιξη των παλμών Kc, ο μετρητής επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση. Για δυαδικούς μετρητές Kс = 2 m, όπου m είναι ο αριθμός των bits μετρητή.

Εκτός από το Kc, σημαντικά χαρακτηριστικά του μετρητή είναι η μέγιστη συχνότητα μέτρησης fmax και το tset χρόνου καθίζησης, που χαρακτηρίζουν την ταχύτητα του μετρητή.

Tst είναι η διάρκεια της διαδικασίας μετάβασης της αλλαγής του μετρητή σε μια νέα κατάσταση: tset = mttr, όπου m είναι ο αριθμός των ψηφίων και ttr είναι ο χρόνος εναλλαγής ενεργοποίησης.

Fmax είναι η μέγιστη συχνότητα των παλμών εισόδου στην οποία δεν υπάρχει απώλεια παλμού.

Ανά τύπο λειτουργίας:

– Σύνοψη

– Αφαιρετική;

– Αναστρέψιμο.

Σε έναν αθροιστικό μετρητή, η άφιξη κάθε παλμού εισόδου αυξάνει το αποτέλεσμα μέτρησης κατά ένα, σε έναν αφαιρετικό μετρητή μειώνεται κατά ένα. Σε αντίστροφους μετρητές, μπορεί να συμβεί και άθροιση και αφαίρεση.

Κατά διαρθρωτικό οργανισμό:

- σταθερός;

- παράλληλο;

– σειρά-παράλληλη.

Σε έναν σειριακό μετρητή, ο παλμός εισόδου παρέχεται μόνο στην είσοδο του πρώτου ψηφίου, ο παλμός εξόδου του προηγούμενου ψηφίου παρέχεται στις εισόδους κάθε επόμενου ψηφίου.

Σε έναν παράλληλο μετρητή, με την άφιξη του επόμενου παλμού μέτρησης, η εναλλαγή των ερεθισμάτων κατά τη μετάβαση σε μια νέα κατάσταση λαμβάνει χώρα ταυτόχρονα.

Το σειριακό-παράλληλο κύκλωμα περιλαμβάνει και τις δύο προηγούμενες επιλογές.

Κατά σειρά αλλαγών κατάστασης:

– με φυσική σειρά μέτρησης·

– με αυθαίρετη εντολή καταμέτρησης.

Καταμέτρηση μονάδων:

– δυαδικό

– μη δυαδικό.

Η μονάδα μέτρησης ενός δυαδικού μετρητή είναι Kc=2, και η μονάδα μέτρησης ενός μη δυαδικού μετρητή είναι Kc= 2m, όπου m είναι ο αριθμός των bits του μετρητή.

Αθροιστικό σειριακό μετρητή

Εικ.1. Αθροιστικό σειριακό μετρητή 3 bit.

Οι σκανδαλισμοί αυτού του μετρητή ενεργοποιούνται από την πτώση του παλμού μέτρησης. Η είσοδος του υψηλού ψηφίου του μετρητή συνδέεται με την άμεση έξοδο (Q) του χαμηλού διπλανού ψηφίου. Το διάγραμμα χρονισμού της λειτουργίας ενός τέτοιου μετρητή φαίνεται στο Σχ. 2. Στην αρχική χρονική στιγμή, οι καταστάσεις όλων των flip-flops είναι ίσες με log.0, αντίστοιχα, στις άμεσες εξόδους τους υπάρχει log.0. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω ενός βραχυπρόθεσμου log.0 που εφαρμόζεται στις εισόδους της ασύγχρονης ρύθμισης των flip-flops στο log.0. Η γενική κατάσταση του μετρητή μπορεί να χαρακτηριστεί από έναν δυαδικό αριθμό (000). Κατά την καταμέτρηση, η λογική 1 διατηρείται στις εισόδους της εγκατάστασης ασύγχρονης σκανδάλης στο log.1. Μετά την άφιξη του τελικού άκρου του πρώτου παλμού, το 0-bit μεταβαίνει στην αντίθετη κατάσταση - log.1. Το μπροστινό άκρο του παλμού μέτρησης εμφανίζεται στην είσοδο 1 bit. Κατάσταση μετρητή (001). Αφού η πτώση του δεύτερου παλμού φτάσει στην είσοδο του μετρητή, το 0-bit μεταβαίνει στην αντίθετη κατάσταση - log.0, και το φθίνον άκρο του παλμού μέτρησης εμφανίζεται στην είσοδο του 1-bit, το οποίο αλλάζει το 1-bit για log.1. Η γενική κατάσταση του μετρητή είναι (010). Η επόμενη πτώση στην είσοδο 0-bit θα την ορίσει στη λογική 1 (011) κ.λπ. Έτσι, ο μετρητής συσσωρεύει τον αριθμό των παλμών εισόδου που φτάνουν στην είσοδό του. Όταν φθάνουν 8 παλμοί στην είσοδό του, ο μετρητής επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση (000), που σημαίνει ότι ο συντελεστής μέτρησης (CFC) αυτού του μετρητή είναι 8.

Ρύζι. 2. Διάγραμμα χρονισμού ενός μετρητή σειριακής προσθήκης.

Αφαιρετικός σειριακός μετρητής

Οι σκανδάλες αυτού του μετρητή ενεργοποιούνται από την πτώση της άκρης. Για την υλοποίηση της λειτουργίας αφαίρεσης, η είσοδος μέτρησης του ψηφίου υψηλής τάξης συνδέεται με την αντίστροφη έξοδο του διπλανού ψηφίου χαμηλής τάξης. Οι σκανδαλισμοί έχουν οριστεί προκαταρκτικά στο log.1 (111). Η λειτουργία αυτού του μετρητή φαίνεται στο διάγραμμα χρονισμού στο Σχ. 4.

Ρύζι. 1 Σειριακός αφαιρετικός μετρητής

Ρύζι. 2 Διάγραμμα χρονισμού ενός σειριακού αφαιρετικού μετρητή

Αναστρέψιμος σειριακός μετρητής

Για την υλοποίηση ενός μετρητή πάνω/κάτω, είναι απαραίτητο να συνδυαστούν οι συναρτήσεις ενός μετρητή πρόσθεσης και οι συναρτήσεις ενός μετρητή αφαίρεσης. Το διάγραμμα αυτού του μετρητή φαίνεται στο Σχ. 5. Τα σήματα «άθροισμα» και «διαφορά» χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της λειτουργίας μέτρησης. Για τη λειτουργία άθροισης, "sum" = log.1, "0" είναι βραχυπρόθεσμο log.0. “διαφορά” = log.0, “1” - βραχυπρόθεσμο log.0. Σε αυτήν την περίπτωση, τα στοιχεία DD4.1 και DD4.3 επιτρέπουν την παροχή σημάτων από τις άμεσες εξόδους των σκανδαλών DD1.1, DD1.2 στις εισόδους ρολογιού των σκανδαλών DD1.2, DD2.1 μέσω των στοιχείων DD5.1 και DD5.2, αντίστοιχα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα στοιχεία DD4.2 και DD4.4 είναι κλειστά, υπάρχει ένα log 0 στις εξόδους τους, επομένως η δράση των αντίστροφων εξόδων δεν επηρεάζει σε καμία περίπτωση τις εισόδους μέτρησης των flip-flops DD1.2. DD2.1. Έτσι, υλοποιείται η λειτουργία άθροισης. Για την υλοποίηση της λειτουργίας αφαίρεσης, το log.0 παρέχεται στην είσοδο «sum» και το log.1 στην είσοδο «διαφορά». Σε αυτήν την περίπτωση, τα στοιχεία DD4.2, DD4.4 επιτρέπουν σήματα από τις αντίστροφες εξόδους των σκανδαλών DD1.1, DD1.2 να παρέχονται στις εισόδους των στοιχείων DD5.1, DD5.2 και, κατά συνέπεια, στην καταμέτρηση είσοδοι σκανδάλων DD1.2, DD2.1. Σε αυτήν την περίπτωση, τα στοιχεία DD4.1, DD4.3 είναι κλειστά και τα σήματα από τις άμεσες εξόδους των σκανδάλης DD1.1, DD1.2 δεν επηρεάζουν σε καμία περίπτωση τις εισόδους καταμέτρησης των σκανδαλών DD1.2, DD2. 1. Έτσι, υλοποιείται η πράξη αφαίρεσης.

Ρύζι. 3 Σειριακός μετρητής 3-bit πάνω/κάτω

Για να εφαρμόσετε αυτούς τους μετρητές, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε σκανδαλισμούς που ενεργοποιούνται από την ανερχόμενη άκρη των παλμών μέτρησης. Στη συνέχεια, κατά την άθροιση, ένα σήμα από την αντίστροφη έξοδο του γειτονικού bit χαμηλής τάξης πρέπει να παρέχεται στην είσοδο μέτρησης του υψηλότερου ψηφίου και κατά την αφαίρεση, αντίστροφα, η είσοδος μέτρησης πρέπει να συνδέεται με την άμεση έξοδο.

Το μειονέκτημα ενός σειριακού μετρητή είναι ότι όσο αυξάνεται το βάθος bit, ο χρόνος εγκατάστασης (tset) αυτού του μετρητή αυξάνεται αναλογικά. Το πλεονέκτημα είναι η ευκολία υλοποίησης.

Ρύζι. 3 – Μετρητής όπισθεν

Υπάρχουν δύο είσοδοι για την καταμέτρηση παλμών: "+1" - για αύξηση, "-1" - για μείωση. Η αντίστοιχη είσοδος (+1 ή -1) συνδέεται στην είσοδο C. Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα OR εάν το εισάγετε μπροστά από το πρώτο flip-flop (η έξοδος του στοιχείου είναι στην είσοδο του πρώτου flip -flop, οι είσοδοι είναι στους διαύλους +1 και -1). Το περίεργο στοιχείο μεταξύ των ερεθισμάτων (DD2 και DD4) ονομάζεται στοιχείο AND-OR. Αυτό το στοιχείο αποτελείται από δύο στοιχεία AND και ένα στοιχείο OR, συνδυασμένα σε ένα περίβλημα. Αρχικά, τα σήματα εισόδου σε αυτό το στοιχείο πολλαπλασιάζονται λογικά και μετά προστίθεται λογικά το αποτέλεσμα.

Ο αριθμός των εισόδων του στοιχείου AND-OR αντιστοιχεί στον αριθμό του ψηφίου, δηλαδή εάν το τρίτο ψηφίο, τότε τρεις είσοδοι, το τέταρτο - τέσσερις, κ.λπ. Το λογικό κύκλωμα είναι ένας διακόπτης δύο θέσεων που ελέγχεται από το άμεσο ή το αντίστροφο έξοδο της προηγούμενης σκανδάλης. Στο ημερολόγιο. 1 στην άμεση έξοδο, ο μετρητής μετράει παλμούς από το δίαυλο «+1» (αν φτάσουν, φυσικά), με ένα ημερολόγιο. 1 στην αντίστροφη έξοδο – από το δίαυλο «-1». Τα στοιχεία AND (DD6.1 και DD6.2) σχηματίζουν τα σήματα μεταφοράς. Στην έξοδο >7, το σήμα παράγεται όταν ο κωδικός 111 (αριθμός 7) και η παρουσία ενός παλμού ρολογιού στο δίαυλο +1, στην έξοδο<0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Όλα αυτά, φυσικά, είναι ενδιαφέροντα, αλλά φαίνονται πιο όμορφα στο σχεδιασμό μικροκυκλωμάτων:

Ρύζι. Δυαδικός μετρητής 4 bit

Εδώ είναι ένας τυπικός μετρητής με προεπιλογή. CT2 σημαίνει ότι ο μετρητής είναι δυαδικός εάν είναι δεκαδικός, τότε το CT10 είναι δυαδικό-δεκαδικό, είναι CT2/10. Οι είσοδοι D0 – D3 ονομάζονται είσοδοι πληροφοριών και χρησιμοποιούνται για την εγγραφή οποιασδήποτε δυαδικής κατάστασης στον μετρητή. Αυτή η κατάσταση θα εμφανίζεται στις εξόδους της και η αντίστροφη μέτρηση θα ξεκινήσει από αυτήν. Με άλλα λόγια, πρόκειται για προκαθορισμένες εισόδους ή απλώς προεπιλογές. Η είσοδος V χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει την εγγραφή κώδικα στις εισόδους D0 – D3 ή, όπως λένε, να ενεργοποιήσει την προεπιλογή. Αυτή η είσοδος μπορεί επίσης να προσδιορίζεται με άλλα γράμματα. Η προκαταρκτική εγγραφή στον μετρητή γίνεται όταν αποστέλλεται ένα σήμα ενεργοποίησης εγγραφής τη στιγμή που ο παλμός φτάνει στην είσοδο C. Η είσοδος C είναι χρονισμένη. Οι παρορμήσεις ωθούνται εδώ. Το τρίγωνο σημαίνει ότι ο μετρητής ενεργοποιείται από την πτώση του παλμού. Εάν το τρίγωνο περιστραφεί κατά 180 μοίρες, δηλαδή με την πλάτη του προς το γράμμα C, τότε ενεργοποιείται από την άκρη του παλμού. Η είσοδος R χρησιμοποιείται για την επαναφορά του μετρητή, δηλαδή, όταν εφαρμόζεται ένας παλμός σε αυτήν την είσοδο, τα αρχεία καταγραφής ορίζονται σε όλες τις εξόδους του μετρητή. 0. Η είσοδος PI ονομάζεται είσοδος μεταφοράς. Η έξοδος p ονομάζεται έξοδος μεταφοράς. Ένα σήμα παράγεται σε αυτήν την έξοδο όταν ο μετρητής υπερχειλίζει (όταν όλες οι έξοδοι έχουν ρυθμιστεί στη λογική 1). Αυτό το σήμα μπορεί να εφαρμοστεί στην είσοδο μεταφοράς του επόμενου μετρητή. Στη συνέχεια, όταν ο πρώτος μετρητής υπερχειλίσει, ο δεύτερος θα μεταβεί στην επόμενη κατάσταση. Οι έξοδοι 1, 2, 4, 8 είναι απλώς έξοδοι. Δημιουργούν έναν δυαδικό κώδικα που αντιστοιχεί στον αριθμό των παλμών που λαμβάνονται στην είσοδο του μετρητή. Αν τα συμπεράσματα έχουν κύκλους, κάτι που συμβαίνει πολύ πιο συχνά, τότε είναι αντίστροφα, δηλαδή αντί για log. 1 παρέχεται αρχείο καταγραφής. 0 και αντίστροφα. Η λειτουργία των μετρητών μαζί με άλλες συσκευές θα συζητηθεί λεπτομερέστερα αργότερα.

Παράλληλος αθροιστής

Η αρχή λειτουργίας αυτού του μετρητή είναι ότι το σήμα εισόδου που περιέχει παλμούς μέτρησης εφαρμόζεται ταυτόχρονα σε όλα τα bit αυτού του μετρητή. Και η ρύθμιση του μετρητή σε κατάσταση log.0 ή log.1 ελέγχεται από το κύκλωμα ελέγχου. Το κύκλωμα αυτού του μετρητή φαίνεται στο Σχ. 6

Ρύζι. 4 Μετρητής παράλληλης συσσώρευσης

Τα bit μετρητή είναι σκανδάλες DD1, DD2, DD3.

Κύκλωμα ελέγχου – στοιχείο DD4.

Το πλεονέκτημα αυτού του μετρητή είναι ο μικρός χρόνος εγκατάστασής του, ο οποίος δεν εξαρτάται από την χωρητικότητα των ψηφίων του μετρητή.

Το μειονέκτημα είναι η πολυπλοκότητα του κυκλώματος καθώς αυξάνεται η χωρητικότητα του μετρητή.

Μετρητές παράλληλης μεταφοράς

Για να αυξηθεί η απόδοση, χρησιμοποιείται μια μέθοδος ταυτόχρονης παραγωγής σήματος μεταφοράς για όλα τα bit. Αυτό επιτυγχάνεται με την εισαγωγή στοιχείων AND, μέσω των οποίων οι παλμοί ρολογιού αποστέλλονται αμέσως στις εισόδους όλων των bit του μετρητή.

Ρύζι. 2 – Μετρητής παράλληλης μεταφοράς και γραφήματα που εξηγούν τη λειτουργία του

Όλα είναι ξεκάθαρα με την πρώτη σκανδάλη. Ένας παλμός ρολογιού θα περάσει στην είσοδο της δεύτερης σκανδάλης μόνο όταν υπάρχει ένα αρχείο καταγραφής στην έξοδο της πρώτης σκανδάλης. 1 (ένα χαρακτηριστικό του κυκλώματος AND) και στην είσοδο του τρίτου - όταν υπάρχει ένα αρχείο καταγραφής στις εξόδους των δύο πρώτων. 1, κ.λπ. Η καθυστέρηση απόκρισης στην τρίτη σκανδάλη είναι ίδια με την πρώτη. Ένας τέτοιος μετρητής ονομάζεται μετρητής παράλληλης μεταφοράς. Όπως φαίνεται από το διάγραμμα, όσο αυξάνεται ο αριθμός των bit, αυξάνεται και ο αριθμός των αρχείων καταγραφής. στοιχεία ΚΑΙ, και όσο υψηλότερη είναι η κατάταξη, τόσο περισσότερες εισροές έχει το στοιχείο. Αυτό είναι ένα μειονέκτημα τέτοιων μετρητών.

Ανάπτυξη σχηματικού διαγράμματος

Παλμικός σχηματιστής

Ο διαμορφωτής παλμών είναι μια συσκευή απαραίτητη για την εξάλειψη της αναπήδησης επαφής που συμβαίνει όταν οι μηχανικές επαφές είναι κλειστές, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ακατάλληλη λειτουργία του κυκλώματος.

Το σχήμα 9 δείχνει διαγράμματα διαμορφωτών παλμών από μηχανικές επαφές.

Ρύζι. 9 Διαμορφωτές παλμών από μηχανικές επαφές.

Μπλοκ εμφάνισης

Πρέπει να χρησιμοποιούνται LED για την εμφάνιση του αποτελέσματος μέτρησης. Για να πραγματοποιήσετε μια τέτοια έξοδο πληροφοριών, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το απλούστερο σχήμα. Το διάγραμμα της μονάδας οθόνης LED φαίνεται στο Σχήμα 10.

Ρύζι. Μονάδα οθόνης 10 LED.

Ανάπτυξη CCS (κύκλωμα ελέγχου συνδυασμού)

Για να εφαρμόσω αυτόν τον μετρητή από τη σειρά μικροκυκλωμάτων TTLSh K555, επέλεξα:

δύο μικροκυκλώματα K555TV9 (2 σκανδάλες JK με εγκατάσταση)

ένα μικροκύκλωμα K555LA4 (3 στοιχεία 3I-NOT)

δύο μικροκυκλώματα K555LA3 (4 στοιχεία 2I-NOT)

ένα τσιπ K555LN1 (6 μετατροπείς)

Αυτά τα τσιπ παρέχουν έναν ελάχιστο αριθμό πακέτων σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Κατάρτιση μπλοκ διαγράμματος του μετρητή

Το μπλοκ διάγραμμα είναι ένα σύνολο μπλοκ μετρητών που εκτελούν κάποια λειτουργία και διασφαλίζουν την κανονική λειτουργία του μετρητή. Το σχήμα 7 δείχνει το μπλοκ διάγραμμα του μετρητή.

Ρύζι. 7 Μπλοκ διάγραμμα του μετρητή

Η μονάδα ελέγχου εκτελεί τη λειτουργία αποστολής σήματος και ελέγχου σκανδάλης.

Το μπλοκ μέτρησης έχει σχεδιαστεί για να αλλάζει την κατάσταση του μετρητή και να αποθηκεύει αυτήν την κατάσταση.

Η μονάδα οθόνης εμφανίζει πληροφορίες για οπτική αντίληψη.

Σύνταξη λειτουργικού διαγράμματος του μετρητή

Λειτουργικό διάγραμμα – εσωτερική δομή του μετρητή.

Ας προσδιορίσουμε τον βέλτιστο αριθμό ερεθισμάτων για έναν μη δυαδικό μετρητή με συντελεστή μέτρησης Kc=10.

M = log 2 (Kc) = 4.

M = 4 σημαίνει για την υλοποίηση ενός δυαδικού δεκαδικού μετρητή, χρειάζονται 4 flip-flops.

Οι απλούστεροι μονοψήφιοι μετρητές παλμών

Ο απλούστερος μονοψήφιος μετρητής παλμών μπορεί να είναι ένα flip-flop JK και ένα flip-flop D που λειτουργούν σε λειτουργία μέτρησης. Μετρά τους παλμούς εισόδου modulo 2 - κάθε παλμός αλλάζει τη σκανδάλη στην αντίθετη κατάσταση. Ένας σκανδάλης μετράει μέχρι δύο, δύο συνδεδεμένοι σε σειρά μετρούν έως τέσσερις, n σκανδαλισμοί μετρούν έως 2n παλμούς. Το αποτέλεσμα της μέτρησης δημιουργείται σε έναν δεδομένο κωδικό, ο οποίος μπορεί να αποθηκευτεί στη μνήμη του μετρητή ή να διαβαστεί από άλλη συσκευή ψηφιακού αποκωδικοποιητή.

Το σχήμα δείχνει το κύκλωμα ενός δυαδικού μετρητή παλμών τριών bit χτισμένου σε ένα JK flip-flop ax K155TB1. Τοποθετήστε έναν τέτοιο μετρητή σε έναν πίνακα breadboard και συνδέστε τις ενδείξεις LED (ή τρανζίστορ - με λαμπτήρα πυρακτώσεως) στις άμεσες εξόδους των σκανδαλών, όπως έγινε πριν. Εφαρμόστε μια σειρά παλμών με συχνότητα επανάληψης 1 ... 2 Hz από τη δοκιμαστική γεννήτρια στην είσοδο C της πρώτης σκανδάλης του μετρητή και σχεδιάστε τη λειτουργία του μετρητή χρησιμοποιώντας τα φωτεινά σήματα των ενδείξεων.

Εάν την αρχική στιγμή όλες οι σκανδάλες του μετρητή ήταν σε μηδενική κατάσταση (μπορείτε να ρυθμίσετε τον διακόπτη κουμπιού SB1 "Set.0", εφαρμόζοντας χαμηλή τάση στην είσοδο R των σκανδαλών), τότε με την πτώση του πρώτος παλμός (Εικ. 45.6) η σκανδάλη DD1 θα αλλάξει σε μονή κατάσταση - θα εμφανιστεί ένα επίπεδο υψηλής τάσης στην άμεση έξοδό του (Εικ. 45, γ). Ο δεύτερος παλμός θα αλλάξει τη σκανδάλη DD1 στη μηδενική κατάσταση και τη σκανδάλη DD2-B στη μοναδική κατάσταση (Εικ. 45, d). Καθώς ο τρίτος παλμός πέφτει, οι σκανδαλισμοί DD1 και DD2 θα βρίσκονται στη μία κατάσταση και η σκανδάλη DD3 θα εξακολουθεί να είναι στη μηδενική κατάσταση. Ο τέταρτος παλμός θα αλλάξει τους δύο πρώτους ερεθισμούς στη μηδενική κατάσταση και ο τρίτος στη μονή κατάσταση (Εικ. 45, δ). Ο όγδοος παλμός θα αλλάξει όλους τους ερεθισμούς στη μηδενική κατάσταση. Όταν πέσει ο ένατος παλμός εισόδου, θα ξεκινήσει ο επόμενος κύκλος λειτουργίας του τριψήφιου μετρητή παλμών.

Μελετώντας τα γραφήματα, είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι κάθε υψηλό ψηφίο του μετρητή διαφέρει από το χαμηλό ψηφίο κατά διπλάσιο από τον αριθμό των παλμών μέτρησης. Έτσι, η περίοδος των παλμών στην έξοδο της πρώτης σκανδάλης είναι 2 φορές μεγαλύτερη από την περίοδο των παλμών εισόδου, στην έξοδο της δεύτερης σκανδάλης - 4 φορές, στην έξοδο της τρίτης σκανδάλης - 8 φορές. Μιλώντας στη γλώσσα της ψηφιακής τεχνολογίας, ένας τέτοιος μετρητής λειτουργεί σε κωδικό βάρους 1-2-4. Εδώ, ο όρος "βάρος" αναφέρεται στην ποσότητα των πληροφοριών που λαμβάνει ο μετρητής αφού ρυθμίσει τους ερεθισμούς του στη μηδενική κατάσταση. Σε συσκευές και όργανα ψηφιακής τεχνολογίας, οι τετραψήφιοι μετρητές παλμών που λειτουργούν στον κωδικό βάρους 1-2-4-8 χρησιμοποιούνται ευρέως. Οι διαιρέτες συχνότητας μετρούν τους παλμούς εισόδου σε μια συγκεκριμένη κατάσταση που καθορίζεται από τον συντελεστή μέτρησης και, στη συνέχεια, σχηματίζουν ένα σήμα μεταγωγής σκανδάλης στη μηδενική κατάσταση, αρχίζουν και πάλι να μετρούν τους παλμούς εισόδου στον καθορισμένο συντελεστή μέτρησης κ.λπ.

Το σχήμα δείχνει το κύκλωμα και τα γραφήματα της λειτουργίας ενός διαιρέτη με συντελεστή μέτρησης 5, χτισμένο σε σαγιονάρες JK Εδώ, ο ήδη γνωστός δυαδικός μετρητής τριών bit συμπληρώνεται με ένα λογικό στοιχείο 2-NOT DD4.1. που ορίζει τον συντελεστή μέτρησης 5. Συμβαίνει έτσι. Κατά τη διάρκεια των πρώτων τεσσάρων παλμών εισόδου (αφού ρυθμίσετε τις σκανδάλες στη μηδενική κατάσταση χρησιμοποιώντας το κουμπί SB1 "Set 0"), η συσκευή λειτουργεί ως κανονικός δυαδικός μετρητής παλμών. Σε αυτήν την περίπτωση, ένα επίπεδο χαμηλής τάσης λειτουργεί σε μία ή και στις δύο εισόδους του στοιχείου DD4.1, επομένως το στοιχείο βρίσκεται σε μία μόνο κατάσταση.

Με την πτώση του πέμπτου παλμού, εμφανίζεται ένα επίπεδο υψηλής τάσης στην άμεση έξοδο της πρώτης και τρίτης σκανδάλης, και επομένως και στις δύο εισόδους του στοιχείου DD4.1, μεταβάλλοντας αυτό το λογικό στοιχείο στη μηδενική κατάσταση. Αυτή τη στιγμή, σχηματίζεται ένας σύντομος παλμός χαμηλής στάθμης στην έξοδό του, ο οποίος μεταδίδεται μέσω της διόδου VD1 στην είσοδο R όλων των flip-flop και τα μετατρέπει στην αρχική κατάσταση μηδέν.

Από αυτή τη στιγμή ξεκινά ο επόμενος κύκλος της λειτουργίας του μετρητή. Η αντίσταση R1 και η δίοδος VD1, που εισάγονται σε αυτόν τον μετρητή, είναι απαραίτητες για να αποφευχθεί η βραχυκύκλωση της εξόδου του στοιχείου DD4.1 στο κοινό καλώδιο.

Μπορείτε να ελέγξετε τη λειτουργία ενός τέτοιου διαιρέτη συχνότητας εφαρμόζοντας παλμούς με συχνότητα 1 ... 2 Hz στην είσοδο C της πρώτης σκανδάλης του και συνδέοντας μια φωτεινή ένδειξη στην έξοδο της σκανδάλης DD3.

Στην πράξη, οι λειτουργίες των μετρητών παλμών και των διαιρετών συχνότητας εκτελούνται από ειδικά σχεδιασμένα μικροκυκλώματα με υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης. Στη σειρά K155, για παράδειγμα, αυτοί είναι μετρητές K155IE1, K155IE2, K155IE4 κ.λπ.

Σε ραδιοερασιτεχνικές εξελίξεις, τα μικροκυκλώματα K155IE1 και K155IE2 χρησιμοποιούνται ευρέως. Τα συμβατικά γραφικά σύμβολα αυτών των μετρητών μικροκυκλωμάτων με την αρίθμηση των εξόδων τους φαίνονται στο Σχ. 47.

Το μικροκύκλωμα K155IE1 (Εικ. 47α) ονομάζεται μετρητής παλμών δέκα ημερών, δηλαδή μετρητής με συντελεστή μέτρησης 10. Περιέχει τέσσερις σκανδαλισμούς συνδεδεμένους σε σειρά. Η έξοδος (ακίδα 5) του μικροκυκλώματος είναι η έξοδος της τέταρτης σκανδάλης του. Όλες οι σαγιονάρες ρυθμίζονται στη μηδενική κατάσταση εφαρμόζοντας τάση υψηλού επιπέδου ταυτόχρονα και στις δύο εισόδους R (ακίδες 1 και 2), συνδυασμένες σύμφωνα με το κύκλωμα στοιχείων AND (σύμβολο "&"). Οι παλμοί μέτρησης, οι οποίοι πρέπει να έχουν χαμηλό επίπεδο, μπορούν να εφαρμοστούν στις εισόδους C που είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους (ακίδες 8 και 9), επίσης συνδυασμένες κατά μήκος του I., ή σε μία από αυτές, εάν αυτή τη στιγμή η δεύτερη έχει υψηλό επίπεδο τάσης. Με κάθε δέκατο παλμό εισόδου, ο μετρητής παράγει έναν παλμό χαμηλού επιπέδου ίσο σε διάρκεια με τον παλμό εισόδου. Chip K155IE2 (Εικ. 48b)

Δυαδικός-δεκαδικός τετραψήφιος μετρητής. Διαθέτει επίσης τέσσερις σαγιονάρες, αλλά η πρώτη έχει ξεχωριστή είσοδο C1 (pin 14) και ξεχωριστή άμεση έξοδο (pin 12). Τρεις άλλες σκανδάλες συνδέονται μεταξύ τους έτσι ώστε να σχηματίζουν έναν διαιρέτη με το 5. Όταν η έξοδος της πρώτης σκανδάλης (ακίδα 12) συνδεθεί στην είσοδο C2 (ακίδα 1) του κυκλώματος των υπόλοιπων σκανδάλων, το μικροκύκλωμα γίνεται διαιρέτης με το 10 (Εικ. 48, α), που λειτουργεί στον κωδικό 1 -2-4-8, που συμβολίζουν οι αριθμοί στις εξόδους του γραφικού χαρακτηρισμού του μικροκυκλώματος. Για να ρυθμίσετε τις σκανδάλες του μετρητή στη μηδενική κατάσταση, εφαρμόζεται μια υψηλή τάση και στις δύο εισόδους R0 (ακίδες 2 και 3).

Δύο συνδυασμένες είσοδοι R0 και τέσσερις διαχωριστικές έξοδοι του μικροκυκλώματος K155IE2 σάς επιτρέπουν να δημιουργήσετε διαιρέτες συχνότητας με συντελεστές διαίρεσης από 2 έως 10 χωρίς πρόσθετα στοιχεία, για παράδειγμα, εάν συνδέσετε τις ακίδες 12 και 1, 9 και 2, 8 n 3 (Εικ. 48, 6), τότε ο συντελεστής μέτρησης θα είναι 6 και κατά τη σύνδεση των ακίδων 12 και 1, 11. 2 και 3 (Εικ. 48, γ) ο συντελεστής μέτρησης θα γίνει 8. Αυτό το χαρακτηριστικό του μικροκυκλώματος K155IE2 του επιτρέπει να χρησιμοποιείται τόσο ως δυαδικός μετρητής παλμών όσο και ως διαιρέτης συχνότητας.

Ένας ψηφιακός μετρητής παλμών είναι μια ψηφιακή μονάδα που μετρά τους παλμούς που φτάνουν στην είσοδό του. Το αποτέλεσμα μέτρησης δημιουργείται από τον μετρητή σε έναν δεδομένο κωδικό και μπορεί να αποθηκευτεί για τον απαιτούμενο χρόνο. Οι μετρητές χτίζονται σε σκανδάλες και ο αριθμός των παλμών που μπορεί να μετρήσει ο μετρητής καθορίζεται από την έκφραση N = 2 n – 1, όπου n είναι ο αριθμός των σκανδαλισμών και μείον ένα, επειδή στην ψηφιακή τεχνολογία το 0 λαμβάνεται ως αρχή Οι μετρητές είναι αθροιστικοί όταν η μέτρηση πηγαίνει προς την αύξηση και η αφαιρετική μέτρηση πηγαίνει προς τη μείωση. Εάν ο μετρητής μπορεί να αλλάξει κατά τη λειτουργία από άθροιση σε αφαίρεση και αντίστροφα, τότε ονομάζεται αντιστρεπτός.

βίντεο λειτουργίας της συσκευής

Το κύκλωμα συναρμολογείται σε έναν μικροελεγκτή PIC16F628A. Μπορεί να μετρήσει παλμούς εισόδου από 0 έως 9999. Οι παλμοί αποστέλλονται στη γραμμή θύρας RA3 (χαμηλό ενεργό επίπεδο του πλήκτρου SA1). Με κάθε παλμό, οι ενδείξεις του δείκτη αλλάζουν κατά +1. Μετά τον 999ο παλμό, στην ένδειξη εμφανίζεται το 0 και ανάβει το σημείο στο οποίο αρχίζει η δεύτερη χιλιάδα (αυτό που βρίσκεται δεξιά στο διάγραμμα) κ.λπ. Έτσι η μέτρηση μπορεί να συνεχιστεί μέχρι την τιμή 9999. Μετά από αυτό, η καταμέτρηση σταματά. Το κουμπί SA3 (γραμμή θύρας RA1) χρησιμοποιείται για την επαναφορά των ενδείξεων στο 0.

Κύκλωμα μετρητή παλμών με μνήμη σε μικροελεγκτή

Αρχικά, το κύκλωμα σχεδιάστηκε για να τροφοδοτείται από τρεις μπαταρίες ΑΑ. Επομένως, για εξοικονόμηση ενέργειας, το κύκλωμα περιλαμβάνει ένα κουμπί ένδειξης για την παρακολούθηση της κατάστασης του μετρητή SA2 (γραμμή θύρας RA4). Εάν αυτό το κουμπί δεν είναι απαραίτητο, οι επαφές του μπορεί να βραχυκυκλωθούν. Στο κύκλωμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις έλξης που κυμαίνονται από 1k έως 10k. Τα bit διαμόρφωσης INTRC I/O και PWRTE έχουν οριστεί. Όταν η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη, οι ενδείξεις του μετρητή αποθηκεύονται στη μνήμη του ελεγκτή. Όταν η ένδειξη είναι σβηστή, το κύκλωμα παραμένει σε λειτουργία όταν η ισχύς μειωθεί στα 3,5 βολτ. Η πρακτική έχει δείξει ότι η φόρτιση της μπαταρίας είναι αρκετή για σχεδόν μια εβδομάδα συνεχούς λειτουργίας του κυκλώματος.

Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος μετρητή

Φωτογραφία του πάγκου

Σχηματικό, υλικολογισμικό MK και πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος σε μορφή S-layout in αρχείο (15kb).

Από τον διαχειριστή. Οι αντιστάσεις R1-R3 μπορούν να επιλεγούν με τιμή έως και 10K.

Όπως και οι σαγιονάρες, οι μετρητές δεν χρειάζεται απαραίτητα να συναρμολογούνται χειροκίνητα από λογικά στοιχεία - η σημερινή βιομηχανία παράγει μια μεγάλη ποικιλία μετρητών που έχουν ήδη συναρμολογηθεί σε πακέτα μικροκυκλωμάτων. Σε αυτό το άρθρο, δεν θα σταθώ σε κάθε τσιπ μετρητή ξεχωριστά (αυτό δεν είναι απαραίτητο και θα χρειαστεί πολύς χρόνος), αλλά απλώς θα περιγράψω εν συντομία σε τι μπορείτε να βασιστείτε κατά την επίλυση ορισμένων προβλημάτων σε ψηφιακό κύκλωμα. Για όσους ενδιαφέρονται για συγκεκριμένους τύπους τσιπ μετρητών, μπορώ να τα στείλω στο δικό μου κάθε άλλο παρά ολοκληρωμένο βιβλίο παραπομπήςσε τσιπ TTL και CMOS.

Έτσι, με βάση την εμπειρία που αποκτήσαμε στην προηγούμενη συνομιλία, ανακαλύψαμε μια από τις κύριες παραμέτρους του βάθους μετρητή - bit. Για να μετρήσει ο μετρητής μέχρι το 16 (συμπεριλαμβανομένου του μηδέν - αυτός είναι επίσης ένας αριθμός), χρειαζόμασταν 4 ψηφία. Η προσθήκη κάθε επόμενου ψηφίου θα διπλασιάσει ακριβώς τις δυνατότητες του μετρητή. Έτσι, ένας μετρητής πέντε bit μπορεί να μετρήσει έως και 32 και ένας μετρητής έξι bit μπορεί να μετρήσει έως και 64. Για την τεχνολογία υπολογιστών, το βέλτιστο βάθος bit είναι πολλαπλάσιο των τεσσάρων. Αυτό δεν είναι ένας χρυσός κανόνας, αλλά και πάλι οι περισσότεροι μετρητές, αποκωδικοποιητές, buffer κ.λπ. είναι κατασκευασμένα τέσσερα (έως 16) ή οκτώ bit (έως 256).

Επειδή όμως τα ψηφιακά κυκλώματα δεν περιορίζονται μόνο στους υπολογιστές, απαιτούνται συχνά μετρητές με πολύ διαφορετικούς συντελεστές μέτρησης: 3, 10, 12, 6, κ.λπ. Για παράδειγμα, για να φτιάξουμε κυκλώματα για μετρητές λεπτών, χρειαζόμαστε έναν μετρητή 60 και είναι εύκολο να το αποκτήσουμε συνδέοντας έναν μετρητή 10 και έναν μετρητή 6 σε σειρά Μπορεί επίσης να χρειαστούμε μεγαλύτερη χωρητικότητα. Για αυτές τις περιπτώσεις, για παράδειγμα, η σειρά CMOS έχει έναν έτοιμο μετρητή 14 bit (K564IE16), ο οποίος αποτελείται από 14 D-flip-flops συνδεδεμένα σε σειρά και κάθε έξοδος εκτός από τη 2η και την 3η συνδέεται σε ξεχωριστή ακίδα. Εφαρμόστε παλμούς στην είσοδο, μετρήστε και διαβάστε, εάν χρειάζεται, τις ενδείξεις του μετρητή σε δυαδικούς αριθμούς:

K564IE16

Για να διευκολυνθεί η κατασκευή μετρητών της απαιτούμενης χωρητικότητας, ορισμένα μικροκυκλώματα μπορεί να περιέχουν πολλούς ξεχωριστούς μετρητές. Ας ρίξουμε μια ματιά στο K155IE2 - Μετρητής BCD(στα ρωσικά - "μετρητής έως 10, εμφανίζει πληροφορίες σε δυαδικό κώδικα"):

Το μικροκύκλωμα περιέχει 4 σαγιονάρες D και 1 flip-flop (μονοψήφιος μετρητής - διαιρέτης με 2) συναρμολογείται ξεχωριστά - έχει τη δική του είσοδο (14) και τη δική του έξοδο (12). Οι υπόλοιπες 3 σαγιονάρες συναρμολογούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να διαιρούν τη συχνότητα εισόδου με το 5. Για αυτούς, η είσοδος είναι η ακίδα 1, οι έξοδοι 9, 8,11. Εάν χρειαζόμαστε έναν μετρητή μέχρι το 10, τότε απλώς συνδέουμε τις ακίδες 1 και 12, εφαρμόζουμε παλμούς μέτρησης στην ακίδα 14 και από τις ακίδες 12, 9, 8, 11 αφαιρούμε τον δυαδικό κώδικα, ο οποίος θα αυξηθεί σε 10, μετά τον οποίο οι μετρητές θα μηδενιστούν και ο κύκλος θα επαναληφθεί. Ο σύνθετος μετρητής K155IE2 δεν αποτελεί εξαίρεση. Μια παρόμοια σύνθεση έχει, για παράδειγμα, K155IE4 (μετρητής έως 2+6) ή K155IE5 (μετρητής έως 2+8):

Σχεδόν όλοι οι μετρητές έχουν εισόδους για αναγκαστική επαναφορά στο «0» και μερικοί έχουν εισόδους για τη ρύθμιση τους στη μέγιστη τιμή. Και τέλος, έχω μόνο να πω ότι κάποιοι μετρητές μπορούν να μετρούν μπρος-πίσω! Αυτοί είναι οι λεγόμενοι αναστρέψιμοι μετρητές, οι οποίοι μπορούν να αλλάξουν για μέτρηση τόσο για αύξηση (+1) όσο και για μείωση (-1). Έτσι μπορεί, για παράδειγμα, Μετρητής BCD πάνω/κάτω K155IE6:

Όταν εφαρμόζονται παλμοί στην είσοδο +1, ο μετρητής θα μετρά προς τα εμπρός, οι παλμοί στην είσοδο -1 θα μειώσουν τις ενδείξεις του μετρητή. Εάν, καθώς αυξάνονται οι ενδείξεις, ο μετρητής υπερχειλίζει (παλμός 11), τότε πριν επιστρέψει στο μηδέν, θα δώσει ένα σήμα «μεταφοράς» στον ακροδέκτη 12, το οποίο μπορεί να εφαρμοστεί στον επόμενο μετρητή για να αυξηθεί η χωρητικότητα. Ο ακροδέκτης 13 έχει τον ίδιο σκοπό, αλλά ένας παλμός θα εμφανιστεί σε αυτό όταν η μέτρηση περάσει από το μηδέν κατά την μέτρηση προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Λάβετε υπόψη ότι εκτός από τις εισόδους επαναφοράς, το μικροκύκλωμα K155IE6 έχει εισόδους για την εγγραφή ενός αυθαίρετου αριθμού σε αυτό (ακίδες 15, 1, 10, 9). Για να γίνει αυτό, αρκεί να ορίσετε οποιονδήποτε αριθμό 0 - 10 σε δυαδικό συμβολισμό σε αυτές τις εισόδους και να εφαρμόσετε έναν παλμό εγγραφής στην είσοδο C.

Αυτή η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να μετράει τον αριθμό των στροφών του άξονα μιας μηχανικής συσκευής. Εκτός από την απλή μέτρηση με ένδειξη στην οθόνη LED σε δεκαδικούς αριθμούς, ο μετρητής παρέχει πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό των στροφών σε έναν δυαδικό κώδικα δέκα bit, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά το σχεδιασμό μιας αυτόματης συσκευής. Ο μετρητής αποτελείται από έναν οπτικό αισθητήρα ταχύτητας, ο οποίος είναι ένας οπτικός συζεύκτης που αποτελείται από ένα συνεχώς αναμμένο IR LED και μια φωτοδίοδο, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας δίσκος από αδιαφανές υλικό στον οποίο κόβεται ένας τομέας. Ο δίσκος είναι προσαρτημένος στον άξονα μιας μηχανικής συσκευής, ο αριθμός των στροφών της οποίας πρέπει να μετρηθεί. Και, ένας συνδυασμός δύο μετρητών - ένας τριψήφιος δεκαδικός μετρητής με έξοδο σε ενδείξεις LED επτά τμημάτων και ένας δεκαψήφιος δυαδικός. Οι μετρητές λειτουργούν συγχρονισμένα, αλλά ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Το LED HL1 εκπέμπει μια συνεχή ροή φωτός, η οποία εισέρχεται στη φωτοδίοδο μέσω μιας σχισμής στο δίσκο μέτρησης. Όταν ο δίσκος περιστρέφεται, δημιουργούνται παλμοί και δεδομένου ότι υπάρχει μόνο μία υποδοχή στο δίσκο, ο αριθμός αυτών των παλμών είναι ίσος με τον αριθμό των περιστροφών του δίσκου. Η σκανδάλη Schmitt στις D1.1 και D1.2 μετατρέπει τους παλμούς τάσης στο R2, που προκαλούνται από μια αλλαγή στο φωτορεύμα μέσω της φωτοδίοδος, σε παλμούς λογικού επιπέδου κατάλληλους για αντίληψη από μετρητές της σειράς K176 και K561. Ο αριθμός των παλμών (αριθμός στροφών δίσκου) μετράται ταυτόχρονα από δύο μετρητές - έναν δεκαδικό μετρητή τριών δεκαετιών στα τσιπ D2-D4 και έναν δυαδικό στο D5. Οι πληροφορίες σχετικά με τον αριθμό των στροφών εμφανίζονται σε μια ψηφιακή οθόνη, που αποτελείται από τρεις ενδείξεις LED επτά τμημάτων H1-H3, και με τη μορφή δυαδικού κώδικα δέκα bit, ο οποίος αφαιρείται από τις εξόδους του μετρητή D5. Η επαναφορά όλων των μετρητών στο μηδέν τη στιγμή που ενεργοποιείται η τροφοδοσία πραγματοποιείται ταυτόχρονα, κάτι που διευκολύνεται από την παρουσία του στοιχείου D1.3. Εάν χρειάζεστε ένα κουμπί μηδέν, μπορεί να συνδεθεί παράλληλα με τον πυκνωτή C1. Εάν θέλετε το σήμα επαναφοράς να προέρχεται από εξωτερική συσκευή ή λογικό κύκλωμα, πρέπει να αντικαταστήσετε το μικροκύκλωμα K561LE5 με το K561LA7 και να αποσυνδέσετε τον ακροδέκτη 13 από τον ακροδέκτη 12 και C1. Τώρα ο μηδενισμός μπορεί να γίνει εφαρμόζοντας ένα λογικό μηδέν από έναν εξωτερικό λογικό κόμβο στον ακροδέκτη 13 του D1.3. Το κύκλωμα μπορεί να χρησιμοποιήσει άλλες ενδείξεις LED επτά τμημάτων παρόμοιες με το ALS324. Εάν οι δείκτες έχουν κοινή κάθοδο, πρέπει να εφαρμόσετε μηδέν, όχι ένα, στις ακίδες 6 D2-D4. Τα μικροκυκλώματα K561 μπορούν να αντικατασταθούν με ανάλογα της σειράς K176, K1561 ή εισαγόμενα ανάλογα. LED - οποιοδήποτε IR LED (από το τηλεχειριστήριο του εξοπλισμού). Φωτοδίοδος - οποιοδήποτε από αυτά που χρησιμοποιούνται σε συστήματα τηλεχειρισμού τηλεοράσεων τύπου USCT. Η ρύθμιση συνίσταται στη ρύθμιση της ευαισθησίας της φωτοδιόδου επιλέγοντας την τιμή του R2.

Ραδιοκατασκευαστής Νο. 2 2003 σελ. 24