Tout le monde sait pourquoi une microcalculatrice existe, mais il s'avère qu'en plus des calculs mathématiques, elle est capable de bien plus encore. Veuillez noter que si vous appuyez sur le bouton « 1 », puis sur « + » puis sur « = », alors à chaque pression sur le bouton « = », le nombre affiché augmentera de un. Pourquoi pas un compteur numérique ?

Si deux fils sont soudés au bouton « = », ils peuvent être utilisés comme entrée de compteur, par exemple comme compteur de tours pour une bobineuse. Et après tout, le compteur peut aussi être réversible ; pour ce faire, vous devez d'abord composer un numéro sur l'écran, par exemple le nombre de tours de la bobine, puis appuyer sur le bouton « - » et sur le bouton « 1 ». . Désormais, chaque fois que vous appuyez sur « = », le nombre diminuera de un.

Cependant, un capteur est nécessaire. L'option la plus simple est un interrupteur à lames (Fig. 1). Nous connectons l'interrupteur à lames avec des fils parallèles au bouton "=", l'interrupteur à lames lui-même se trouve sur la partie fixe de la bobineuse et nous fixons l'aimant sur la partie mobile, de sorte que pendant un tour de bobine, l'aimant passe près du commutateur à lames une fois, ce qui provoque sa fermeture.

C'est tout. Vous devez enrouler la bobine, faire « 1+ », puis à chaque tour, c'est-à-dire qu'à chaque tour, les lectures affichées augmenteront de un. Vous devez dérouler la bobine - entrez le nombre de tours de la bobine sur l'écran du microcalculateur et faites "-1", puis à chaque tour de déroulement de la bobine, les lectures de l'écran diminueront d'un.

Fig. 1. Schéma de connexion du commutateur à lames à la calculatrice.

Et supposons que vous deviez mesurer une grande distance, par exemple la longueur d’une route, la taille d’un terrain, la longueur d’un itinéraire. Nous prenons un vélo ordinaire. C'est vrai - nous fixons un support non métallique avec un interrupteur à lames à la fourche et nous fixons l'aimant à l'un des rayons de la roue du vélo. Ensuite, nous mesurons la circonférence de la roue et l'exprimons en mètres, par exemple, la circonférence de la roue est de 1,45 mètres, nous composons donc « 1,45+ », après quoi à chaque tour de roue, les lectures affichées augmenteront de 1,45 mètres et, par conséquent, l'écran affichera la distance parcourue par le vélo en mètres.

Si vous possédez un réveil à quartz chinois défectueux (généralement leur mécanisme n'est pas très durable, mais la carte électronique est très fiable), vous pouvez en prendre une carte et, selon le circuit illustré à la figure 2, en faire un chronomètre. ça et une calculatrice.

L'alimentation est fournie à la carte réveil via un stabilisateur paramétrique sur la LED HL1 (la LED doit avoir une tension continue de 1,4-1,7 V, par exemple, rouge AL307) et la résistance R2.

Les impulsions sont générées à partir des impulsions de commande du moteur pas à pas du mécanisme d'horlogerie (les bobines doivent être déconnectées, la carte est utilisée indépendamment). Ces impulsions traversent les diodes VD1 et VD2 jusqu'à la base du transistor VT1. La tension d'alimentation de la carte d'alarme n'est que de 1,6 V, tandis que les niveaux d'impulsion aux sorties du moteur pas à pas sont encore plus faibles.

Pour que le circuit fonctionne correctement, des diodes avec un faible niveau de tension directe, telles que le TVA85 ou le germanium, sont nécessaires.

Ces impulsions arrivent au commutateur à transistor en VT1 et VT2. Le circuit collecteur VT2 comprend le bobinage d'un relais faible puissance K1 dont les contacts sont connectés en parallèle au bouton « = » du microcalculateur. Lorsqu'il y a une alimentation +5V, les contacts du relais K1 se fermeront à une fréquence de 1 Hz.

Pour démarrer le chronomètre, vous devez d'abord effectuer l'action « 1+ », puis mettre sous tension le circuit de mise en forme d'impulsion à l'aide de l'interrupteur S1. Désormais, à chaque seconde, les lectures affichées augmenteront d'une unité.

Pour arrêter de compter, coupez simplement l'alimentation du générateur d'impulsions à l'aide du commutateur S1.

Pour compter la réduction, vous devez d'abord entrer le nombre initial de secondes sur l'écran du microcalculateur, puis effectuer l'action « -1 » et mettre le générateur d'impulsions sous tension avec l'interrupteur S1. Désormais, à chaque seconde, les lectures affichées diminueront d'un, et à partir d'elles, il sera possible de juger combien de temps il reste avant un certain événement.

Figure 2. Schéma pour transformer un cintre chinois en chronomètre.

Figure 3. Schéma d'un compteur d'intersection de faisceaux IR à l'aide d'une calculatrice.

Si vous utilisez un capteur photo infrarouge qui fonctionne à l'intersection du faisceau, vous pouvez adapter le microcalculateur pour compter certains objets, par exemple des cartons se déplaçant le long d'un tapis roulant, ou en installant le capteur dans l'allée, compter les personnes entrant dans la pièce. .

Un diagramme schématique d'un capteur de réflexion IR pour travailler avec un microcalculateur est présenté à la figure 3.

Le générateur de signal IR est réalisé sur une puce A1 de type « 555 » (minuterie intégrée). Il s'agit d'un générateur d'impulsions d'une fréquence de 38 kHz, à la sortie de laquelle une LED infrarouge est allumée. La fréquence de génération dépend du circuit C1-R1 ; lors de la configuration en sélectionnant la résistance R1, vous devez régler la fréquence à la sortie du microcircuit (broche 3) à proximité de 38 kHz. La LED HL1 est placée d'un côté du passage, en y plaçant un tube opaque, qui doit être précisément dirigé vers le photodétecteur.

Le photodétecteur est réalisé sur la puce HF1 - il s'agit d'un photodétecteur intégré standard de type TSOP4838 pour les systèmes de télécommande des téléviseurs et autres appareils électroménagers. Lorsqu'un faisceau de HL1 frappe ce photodétecteur, sa sortie est nulle. En l'absence de poutre - une.

Ainsi, il n'y a rien entre HL1 et HF1 - les contacts du relais K1 sont ouverts, et au moment du passage d'un objet, les contacts du relais sont fermés. Si vous effectuez l'action « 1+ » sur le microcalculateur, alors à chaque passage d'un objet entre HL1 et HF1, les lectures affichées par le microcalculateur augmenteront de un, et à partir d'elles, vous pourrez juger combien de cartons ont été expédiés ou combien de personnes sont entrées. .

Kryukov M.B. RK-2016-01.

Principe de fonctionnement

L'état initial est le niveau zéro sur toutes les sorties de déclenchement (Q 1 – Q 3), c'est-à-dire le code numérique 000. Dans ce cas, le chiffre le plus significatif est la sortie Q 3. Pour transférer toutes les bascules à l'état zéro, les entrées des bascules R sont combinées et le niveau de tension requis leur est appliqué (c'est-à-dire une impulsion qui réinitialise les bascules). Il s’agit essentiellement d’une réinitialisation. L'entrée C reçoit des impulsions d'horloge qui augmentent le code numérique de un, c'est à dire qu'après l'arrivée de la première impulsion, la première gâchette passe à l'état 1 (code 001), après l'arrivée de la deuxième impulsion, la deuxième gâchette passe à l'état 1, et le premier à indiquer 0 (code 010), puis le troisième, etc. De ce fait, un tel appareil peut compter jusqu'à 7 (code 111), puisque 2 3 – 1 = 7. Lorsque toutes les sorties des triggers sont mis à un, ils disent que le compteur est débordé. Après l'arrivée de la prochaine (neuvième) impulsion, le compteur se remettra à zéro et tout recommencera depuis le début. Dans les graphiques, les changements dans les états de déclenchement se produisent avec un certain retard t h. Au troisième chiffre, le délai est déjà triplé. Le retard qui augmente avec le nombre de bits est un inconvénient des compteurs à transfert série, qui, malgré leur simplicité, limite leur utilisation dans des dispositifs à petit nombre de bits.

Classement des compteurs

Les compteurs sont des dispositifs permettant de compter le nombre d'impulsions (commandes) reçues à leur entrée, de stocker et de stocker le résultat du comptage, et d'émettre ce résultat. Le paramètre principal du compteur est le module de comptage (capacité) Kc. Cette valeur est égale au nombre d'états stables du compteur. Après l'arrivée des impulsions Kc, le compteur revient à son état initial. Pour les compteurs binaires Kс = 2 m, où m est le nombre de bits du compteur.

Outre Kc, les caractéristiques importantes du compteur sont la fréquence de comptage maximale fmax et le temps de stabilisation tset, qui caractérisent la vitesse du compteur.

Tst est la durée du processus de transition de commutation du compteur vers un nouvel état : tset = mttr, où m est le nombre de chiffres et ttr est le temps de commutation du déclencheur.

Fmax est la fréquence maximale des impulsions d'entrée à laquelle aucune perte d'impulsion ne se produit.

Par type d'opération :

– Résumer;

– Soustractif ;

– Réversible.

Dans un compteur sommateur, l'arrivée de chaque impulsion d'entrée augmente le résultat du comptage de un, dans un compteur soustractif il le diminue de un ; Dans les compteurs inverseurs, la sommation et la soustraction peuvent se produire.

Par organisation structurelle :

- cohérent;

- parallèle;

– série-parallèle.

Dans un compteur série, l'impulsion d'entrée est fournie uniquement à l'entrée du premier chiffre ; l'impulsion de sortie du chiffre précédent est fournie aux entrées de chaque chiffre suivant.

Dans un compteur parallèle, avec l'arrivée de l'impulsion de comptage suivante, la commutation des déclencheurs lors du passage à un nouvel état se produit simultanément.

Le circuit série-parallèle inclut les deux options précédentes.

Dans l'ordre des changements d'état :

– avec un ordre naturel de comptage ;

– avec un ordre de comptage arbitraire.

Comptage modulo :

– binaire ;

– non binaire.

Le module de comptage d'un compteur binaire est Kc=2, et le module de comptage d'un compteur non binaire est Kc= 2m, où m est le nombre de bits du compteur.

Compteur série sommateur

Fig. 1. Compteur sommateur série 3 bits.

Les déclenchements de ce compteur sont déclenchés par le front descendant de l'impulsion de comptage. L'entrée du chiffre haut du compteur est reliée à la sortie directe (Q) du chiffre bas adjacent. Le chronogramme du fonctionnement d'un tel compteur est représenté sur la Fig. 2. Au moment initial, les états de toutes les bascules sont égaux à log.0, respectivement, à leurs sorties directes il y a log.0. Ceci est réalisé au moyen d'un log.0 à court terme appliqué aux entrées de réglage asynchrone des bascules sur log.0. L'état général du compteur peut être caractérisé par un nombre binaire (000). Pendant le comptage, la logique 1 est maintenue aux entrées de l'installation du déclencheur asynchrone dans log.1. Après l'arrivée du front arrière de la première impulsion, le bit 0 passe à l'état opposé - log.1. Le front montant de l'impulsion de comptage apparaît à l'entrée 1 bit. État du compteur (001). Une fois que le front descendant de la deuxième impulsion arrive à l'entrée du compteur, le bit 0 passe à l'état opposé - log.0, et le front descendant de l'impulsion de comptage apparaît à l'entrée du bit 1, qui commute le 1 bit à log.1. L'état général du compteur est (010). Le prochain front descendant à l'entrée 0 bit la définira sur le logique 1 (011), etc. Ainsi, le compteur cumule le nombre d'impulsions d'entrée arrivant à son entrée. Lorsque 8 impulsions arrivent à son entrée, le compteur revient à son état initial (000), ce qui signifie que le coefficient de comptage (CFC) de ce compteur est de 8.

Riz. 2. Chronogramme d'un compteur additionneur série.

Compteur série soustractif

Les déclenchements de ce compteur sont déclenchés par le front descendant. Pour mettre en œuvre l'opération de soustraction, l'entrée de comptage du chiffre de poids fort est connectée à la sortie inverse du chiffre de poids faible adjacent. Les déclencheurs sont préalablement réglés sur log.1 (111). Le fonctionnement de ce compteur est illustré dans le chronogramme de la Fig. 4.

Riz. 1 compteur soustractif série

Riz. 2 Chronogramme d'un compteur soustractif série

Compteur série réversible

Pour mettre en œuvre un compteur/décompteur, il est nécessaire de combiner les fonctions d'un compteur additionneur et les fonctions d'un compteur soustracteur. Le schéma de ce compteur est présenté sur la Fig. 5. Les signaux « somme » et « différence » sont utilisés pour contrôler le mode de comptage. Pour le mode sommation, « somme » = log.1, « 0 » est log.0 à court terme ; "différence" = log.0, "1" - log.0 à court terme. Dans ce cas, les éléments DD4.1 et DD4.3 permettent la fourniture de signaux depuis les sorties directes des déclencheurs DD1.1, DD1.2 vers les entrées d'horloge des déclencheurs DD1.2, DD2.1 via les éléments DD5.1 ​​​​​​et DD5.2, respectivement. Dans ce cas, les éléments DD4.2 et DD4.4 sont fermés, il y a un log 0 à leurs sorties, donc l'action des sorties inverses n'affecte en rien les entrées de comptage des bascules DD1.2, DD2.1. Ainsi, l'opération de sommation est mise en œuvre. Pour mettre en œuvre l'opération de soustraction, log.0 est fourni à l'entrée « somme » et log.1 à l'entrée « différence ». Dans ce cas, les éléments DD4.2, DD4.4 permettent de fournir les signaux des sorties inverses des déclencheurs DD1.1, DD1.2 aux entrées des éléments DD5.1, DD5.2 et, par conséquent, au comptage entrées des déclencheurs DD1.2, DD2.1. Dans ce cas, les éléments DD4.1, DD4.3 sont fermés et les signaux issus des sorties directes des déclencheurs DD1.1, DD1.2 n'affectent en rien les entrées de comptage des déclencheurs DD1.2, DD2. 1. Ainsi, l'opération de soustraction est mise en œuvre.

Riz. 3 Compteur série haut/bas 3 bits

Pour mettre en œuvre ces compteurs, vous pouvez également utiliser des déclencheurs déclenchés par le front montant des impulsions de comptage. Ensuite, lors de la sommation, un signal de la sortie inverse du bit de poids faible adjacent doit être fourni à l'entrée de comptage du chiffre le plus élevé, et lors de la soustraction, vice versa, l'entrée de comptage doit être connectée à la sortie directe.

L'inconvénient d'un compteur série est qu'à mesure que la profondeur de bits augmente, le temps d'installation (tset) de ce compteur augmente proportionnellement. L'avantage est la facilité de mise en œuvre.

Riz. 3 – Compteur inverseur

Il y a deux entrées pour compter les impulsions : « +1 » – pour augmenter, « -1 » – pour diminuer. L'entrée correspondante (+1 ou -1) est connectée à l'entrée C. Cela peut être fait à l'aide d'un circuit OU si vous l'insérez devant la première bascule (la sortie de l'élément est à l'entrée de la première bascule -flop, les entrées sont sur les bus +1 et -1). Le truc étrange entre les déclencheurs (DD2 et DD4) est appelé l'élément AND-OR. Cet élément est composé de deux éléments ET et d'un élément OU, réunis dans un seul boîtier. Tout d'abord, les signaux d'entrée sur cet élément sont logiquement multipliés, puis le résultat est logiquement ajouté.

Le nombre d'entrées de l'élément ET-OU correspond au numéro du chiffre, c'est-à-dire si le troisième chiffre, alors trois entrées, le quatrième - quatre, etc. Le circuit logique est un interrupteur à deux positions commandé par le direct ou l'inverse sortie du déclencheur précédent. Au journal. 1 en sortie directe, le compteur compte les impulsions du bus « +1 » (si elles arrivent, bien sûr), avec un log. 1 sur la sortie inverse – du bus « -1 ». Les éléments ET (DD6.1 et DD6.2) forment les signaux de transfert. En sortie >7, le signal est généré lorsque le code 111 (numéro 7) et la présence d'une impulsion d'horloge sur le bus +1, en sortie<0 сигнал формируется при коде 000 и наличии тактового импульса на шине -1.

Tout cela, bien sûr, est intéressant, mais c'est plus beau dans la conception des microcircuits :

Riz. 4 Compteur binaire à quatre bits

Voici un compteur prédéfini typique. CT2 signifie que le compteur est binaire ; s'il est décimal, alors CT10 est défini ; s'il est binaire-décimal, c'est CT2/10. Les entrées D0 à D3 sont appelées entrées d'information et sont utilisées pour écrire n'importe quel état binaire sur le compteur. Cet état sera affiché à ses sorties et le compte à rebours commencera à partir de là. En d’autres termes, ce sont des entrées prédéfinies, ou simplement des préréglages. L'entrée V est utilisée pour activer l'enregistrement du code sur les entrées D0 – D3 ou, comme on dit, pour activer le préréglage. Cette entrée peut également être désignée par d'autres lettres. L'enregistrement préliminaire dans le compteur est effectué lorsqu'un signal d'autorisation d'écriture est envoyé au moment où l'impulsion arrive à l'entrée C. L'entrée C est cadencée. Les impulsions sont poussées ici. Le triangle signifie que le compteur se déclenche par la chute du pouls. Si le triangle pivote de 180 degrés, c'est-à-dire dos à la lettre C, il est alors déclenché par le front de l'impulsion. L'entrée R est utilisée pour réinitialiser le compteur, c'est-à-dire que lorsqu'une impulsion est appliquée à cette entrée, des journaux sont définis sur toutes les sorties du compteur. 0. L’entrée PI est appelée entrée de report. La sortie p est appelée sortie de report. Un signal est généré sur cette sortie lorsque le compteur déborde (lorsque toutes les sorties sont définies sur 1 logique). Ce signal peut être appliqué à l'entrée de report du compteur suivant. Ensuite, lorsque le premier compteur déborde, le second passera à l’état suivant. Les sorties 1, 2, 4, 8 sont simplement des sorties. Ils génèrent un code binaire correspondant au nombre d'impulsions reçues à l'entrée du compteur. Si les conclusions comportent des cercles, ce qui arrive beaucoup plus souvent, alors elles sont inverses, c'est-à-dire au lieu d'un log. 1 reçoit un journal. 0 et inversement. Le fonctionnement des compteurs avec d'autres appareils sera discuté plus en détail ultérieurement.

Totalisateur parallèle

Le principe de fonctionnement de ce compteur est que le signal d'entrée contenant les impulsions de comptage est appliqué simultanément à tous les bits de ce compteur. Et le réglage du compteur sur l'état log.0 ou log.1 est contrôlé par le circuit de commande. Le circuit de ce compteur est illustré à la Fig. 6

Riz. 4 Compteur cumulatif parallèle

Les bits du compteur sont les déclencheurs DD1, DD2, DD3.

Circuit de commande – élément DD4.

L'avantage de ce compteur est son temps d'installation court, qui ne dépend pas de la capacité en chiffres du compteur.

L'inconvénient est la complexité du circuit à mesure que la capacité du compteur augmente.

Compteurs de report parallèles

Pour augmenter les performances, une méthode de génération simultanée d'un signal de transfert pour tous les bits est utilisée. Ceci est réalisé en introduisant des éléments ET, à travers lesquels des impulsions d'horloge sont envoyées immédiatement aux entrées de tous les bits du compteur.

Riz. 2 – Compteur de portage parallèle et graphiques expliquant son fonctionnement

Tout est clair dès le premier déclencheur. Une impulsion d'horloge passera à l'entrée du deuxième déclencheur uniquement lorsqu'il y aura un journal à la sortie du premier déclencheur. 1 (une caractéristique du circuit ET), et à l'entrée du troisième - lorsqu'il y a un journal aux sorties des deux premiers. 1, etc. Le délai de réponse sur le troisième déclencheur est le même que sur le premier. Un tel compteur est appelé compteur de report parallèle. Comme le montre le diagramme, à mesure que le nombre de bits augmente, le nombre de journaux augmente. ET éléments, et plus le rang est élevé, plus l'élément possède d'entrées. C'est un inconvénient de ces compteurs.

Développement d'un diagramme schématique

Générateur d'impulsions

Un façonneur d'impulsions est un dispositif nécessaire pour éliminer les rebonds de contact qui se produisent lorsque les contacts mécaniques sont fermés, ce qui peut entraîner un mauvais fonctionnement du circuit.

La figure 9 montre des schémas de générateurs d'impulsions à partir de contacts mécaniques.

Riz. 9 Générateurs d'impulsions à partir de contacts mécaniques.

Bloc de visualisation

Des LED doivent être utilisées pour afficher le résultat du comptage. Pour effectuer une telle sortie d'informations, vous pouvez utiliser le schéma le plus simple. Le schéma de l'unité d'affichage LED est présenté à la figure 10.

Riz. Unité d'affichage à 10 LED.

Développement de CCS (circuit de contrôle combiné)

Pour mettre en œuvre ce compteur de la série TTLSh de microcircuits K555, j'ai choisi :

deux microcircuits K555TV9 (2 déclencheurs JK avec installation)

un microcircuit K555LA4 (3 éléments 3I-NOT)

deux microcircuits K555LA3 (4 éléments 2I-NOT)

une puce K555LN1 (6 onduleurs)

Ces puces fournissent un nombre minimum de packages sur une carte de circuit imprimé.

Etablir un schéma fonctionnel du compteur

Le diagramme fonctionnel est un ensemble de blocs de compteurs qui remplissent certaines fonctions et assurent le fonctionnement normal du compteur. La figure 7 montre le schéma fonctionnel du compteur.

Riz. 7 Schéma fonctionnel du compteur

L'unité de contrôle remplit la fonction d'envoyer un signal et de contrôler les déclencheurs.

Le bloc de comptage est conçu pour changer l'état du compteur et sauvegarder cet état.

L'unité d'affichage affiche des informations pour la perception visuelle.

Etablir un schéma fonctionnel du compteur

Schéma fonctionnel – structure interne du compteur.

Déterminons le nombre optimal de déclencheurs pour un compteur non binaire avec un coefficient de comptage Kc=10.

M = log 2 (Kc) = 4.

M = 4 signifie implémenter un compteur décimal binaire, 4 bascules sont nécessaires.

Les compteurs d'impulsions à un chiffre les plus simples

Le compteur d'impulsions à un chiffre le plus simple peut être une bascule JK et une bascule D fonctionnant en mode comptage. Il compte les impulsions d'entrée modulo 2 - chaque impulsion fait passer le déclencheur à l'état opposé. Un déclencheur compte jusqu'à deux, deux connectés en série comptent jusqu'à quatre, n déclencheurs comptent jusqu'à 2n impulsions. Le résultat du comptage est généré dans un code donné, qui peut être stocké dans la mémoire du compteur ou être lu par un autre appareil décodeur numérique.

La figure montre un circuit d'un compteur d'impulsions binaires à trois bits construit sur une bascule JK axe K155TB1. Montez un tel compteur sur un panneau de maquette et connectez les indicateurs à LED (ou à transistor - avec une lampe à incandescence) aux sorties directes des déclencheurs, comme cela a été fait auparavant. Appliquez une série d'impulsions avec une fréquence de répétition de 1 ... 2 Hz du générateur de test à l'entrée C du premier déclencheur du compteur et tracez le fonctionnement du compteur à l'aide des signaux lumineux des indicateurs.

Si au moment initial tous les déclencheurs du compteur étaient à l'état zéro (vous pouvez régler le bouton-interrupteur SB1 « Set.0 », en appliquant une tension de faible niveau à l'entrée R des déclencheurs), alors lors du déclin du première impulsion (Fig. 45.6), le déclencheur DD1 passera à l'état unique - un niveau de tension élevé apparaîtra à sa sortie directe (Fig. 45, c). La deuxième impulsion fera passer le déclencheur DD1 à l'état zéro et le déclencheur DD2-B à l'état unique (Fig. 45, d). Lors du déclin de la troisième impulsion, les déclencheurs DD1 et DD2 seront à l'état unitaire et le déclencheur DD3 sera toujours à l'état zéro. La quatrième impulsion fera passer les deux premiers déclencheurs à l'état zéro et le troisième à l'état unique (Fig. 45, d). La huitième impulsion fera passer tous les déclencheurs à l'état zéro. Lorsque la neuvième impulsion d'entrée tombe, le cycle suivant du compteur d'impulsions à trois chiffres commence.

En étudiant les graphiques, il est facile de remarquer que chaque chiffre haut du compteur diffère du chiffre bas du double du nombre d'impulsions de comptage. Ainsi, la période des impulsions à la sortie du premier déclencheur est 2 fois supérieure à la période des impulsions d'entrée, à la sortie du deuxième déclencheur - 4 fois, à la sortie du troisième déclencheur - 8 fois. Dans le langage de la technologie numérique, un tel compteur fonctionne selon un code de poids 1-2-4. Ici, le terme « poids » fait référence à la quantité d'informations reçues par le compteur après avoir mis ses déclencheurs à l'état zéro. Dans les appareils et instruments de technologie numérique, les compteurs d'impulsions à quatre chiffres fonctionnant dans le code de poids 1-2-4-8 sont les plus largement utilisés. Les diviseurs de fréquence comptent les impulsions d'entrée jusqu'à un certain état spécifié par le coefficient de comptage, puis forment un signal de commutation de déclenchement vers l'état zéro, recommencent à compter les impulsions d'entrée jusqu'au coefficient de comptage spécifié, etc.

La figure montre le circuit et les graphiques du fonctionnement d'un diviseur avec un facteur de comptage de 5, construit sur des bascules JK. Ici, le compteur binaire à trois bits déjà familier est complété par un élément logique 2-NOT DD4.1, ce qui fixe le facteur de comptage à 5. Cela se passe comme ça. Pendant les quatre premières impulsions d'entrée (après avoir mis les déclencheurs à l'état zéro à l'aide du bouton SB1 « Set 0 »), l'appareil fonctionne comme un compteur d'impulsions binaires régulier. Dans ce cas, un faible niveau de tension fonctionne sur l'une ou les deux entrées de l'élément DD4.1, l'élément est donc dans un seul état.

Au déclin de la cinquième impulsion, un niveau de tension élevé apparaît à la sortie directe des premier et troisième triggers, et donc aux deux entrées de l'élément DD4.1, faisant passer cet élément logique à l'état zéro. À ce moment, une courte impulsion de bas niveau est formée à sa sortie, qui est transmise via la diode VD1 à l'entrée R de toutes les bascules et les fait passer à l'état zéro initial.

A partir de ce moment, le cycle suivant de l'opération de comptage commence. La résistance R1 et la diode VD1, introduites dans ce compteur, sont nécessaires pour éviter que la sortie de l'élément DD4.1 ne soit court-circuitée avec le fil commun.

Vous pouvez vérifier le fonctionnement d'un tel diviseur de fréquence en appliquant des impulsions d'une fréquence de 1 ... 2 Hz à l'entrée C de son premier déclencheur et en connectant un indicateur lumineux à la sortie du déclencheur DD3.

En pratique, les fonctions de compteurs d'impulsions et de diviseurs de fréquence sont assurées par des microcircuits spécialement conçus avec un haut degré d'intégration. Dans la série K155, il s'agit par exemple des compteurs K155IE1, K155IE2, K155IE4, etc.

Dans les développements radioamateurs, les microcircuits K155IE1 et K155IE2 sont les plus largement utilisés. Les symboles graphiques conventionnels de ces microcircuits compteurs avec la numérotation de leurs sorties sont représentés sur la Fig. 47.

Le microcircuit K155IE1 (Fig. 47a) est appelé compteur d'impulsions décennales, c'est-à-dire un compteur avec un facteur de comptage de 10. Il contient quatre déclencheurs connectés en série. La sortie (broche 5) du microcircuit est la sortie de son quatrième déclencheur. Toutes les bascules sont mises à l'état zéro en appliquant simultanément une tension de haut niveau aux deux entrées R (broches 1 et 2), combinées selon le circuit de l'élément ET (symbole « & »). Les impulsions de comptage, qui doivent avoir un niveau bas, peuvent être appliquées aux entrées C connectées ensemble (broches 8 et 9), également combinées le long de I., ou à l'une d'elles, si à ce moment la seconde a un niveau de tension élevé. Toutes les dix impulsions d'entrée, le compteur génère une impulsion de bas niveau d'une durée égale à l'impulsion d'entrée. Puce K155IE2 (Fig. 48b)

Compteur binaire-décimal à quatre chiffres. Il dispose également de quatre bascules, mais la première a une entrée C1 séparée (broche 14) et une sortie directe séparée (broche 12). Les trois autres triggers sont connectés entre eux de manière à former un diviseur par 5. Lorsque la sortie du premier trigger (broche 12) est connectée à l'entrée C2 (broche 1) du circuit des triggers restants, le microcircuit devient un diviseur par 10 (Fig. 48, a), fonctionnant en code 1 -2-4-8, ce que symbolisent les chiffres aux sorties de la désignation graphique du microcircuit. Pour mettre les déclenchements du compteur à l'état zéro, une tension de niveau haut est appliquée aux deux entrées R0 (broches 2 et 3).

Deux entrées combinées R0 et quatre sorties de séparation du microcircuit K155IE2 vous permettent de construire des diviseurs de fréquence avec des facteurs de division de 2 à 10 sans éléments supplémentaires. Par exemple, si vous connectez les broches 12 et 1, 9 et 2, 8 n 3 (Fig. 48, 6), alors le facteur de comptage sera de 6, et lors de la connexion des broches 12 et 1, 11. 2 et 3 (Fig. 48, c), le facteur de comptage deviendra 8. Cette caractéristique du microcircuit K155IE2 lui permet d'être utilisé à la fois comme compteur d'impulsions binaires et comme diviseur de fréquence.

Un compteur d'impulsions numérique est une unité numérique qui compte les impulsions arrivant à son entrée. Le résultat du comptage est généré par le compteur dans un code donné et peut être stocké pendant le temps requis. Les compteurs sont construits sur des déclencheurs et le nombre d'impulsions que le compteur peut compter est déterminé à partir de l'expression N = 2 n – 1, où n est le nombre de déclencheurs, et moins un, car dans la technologie numérique, 0 est pris comme point de départ. Les compteurs sont sommatifs lorsque le compte va vers l'augmentation et le compte soustractif va vers la diminution. Si le compteur peut passer pendant le fonctionnement de la sommation à la soustraction et vice versa, alors il est dit réversible.

vidéo du fonctionnement de l'appareil

Le circuit est assemblé sur un microcontrôleur PIC16F628A. Il peut compter les impulsions d'entrée de 0 à 9999. Les impulsions sont envoyées à la ligne du port RA3 (niveau actif du bouton SA1 faible). À chaque impulsion, les lectures de l'indicateur changent de +1. Après la 999ème impulsion, 0 s'affiche sur l'indicateur et le point de début du deuxième millier (celui de droite sur le schéma) s'allume, etc. Le comptage peut donc continuer jusqu'à la valeur 9999. Après cela, le comptage s'arrête. Le bouton SA3 (ligne de port RA1) est utilisé pour remettre les lectures à 0.

Circuit compteur d'impulsions avec mémoire sur un microcontrôleur

Initialement, le circuit était conçu pour être alimenté par trois piles AA. Par conséquent, afin d'économiser de l'énergie, le circuit comprend un bouton d'indication pour surveiller l'état du compteur SA2 (ligne de port RA4). Si ce bouton n'est pas nécessaire, ses contacts peuvent être court-circuités. Des résistances pull-up allant de 1k à 10k peuvent être utilisées dans le circuit. Les bits de configuration INTRC I/O et PWRTE sont définis. Lorsque l'alimentation est coupée, les relevés du compteur sont enregistrés dans la mémoire du contrôleur. Lorsque le voyant est éteint, le circuit reste opérationnel lorsque la puissance est réduite à 3,5 volts. La pratique a montré que la charge de la batterie est suffisante pour près d'une semaine de fonctionnement continu du circuit.

Circuit imprimé du compteur

Photo du comptoir

Schéma, firmware MK et carte de circuit imprimé au format S-layout en archives (15 Ko).

De l'administrateur. Les résistances R1-R3 peuvent être sélectionnées avec une valeur allant jusqu'à 10K.

Comme les bascules, les compteurs ne doivent pas nécessairement être assemblés manuellement à partir d’éléments logiques : l’industrie actuelle produit une grande variété de compteurs déjà assemblés dans des boîtiers de microcircuits. Dans cet article, je ne m'attarderai pas sur chaque puce de compteur séparément (ce n'est pas nécessaire et cela prendra trop de temps), mais je décrirai simplement brièvement sur quoi vous pouvez compter pour résoudre certains problèmes de circuits numériques. Pour ceux qui sont intéressés par des types spécifiques de jetons de compteur, je peux les envoyer à mon compte, loin d'être complet. livre de référence sur les puces TTL et CMOS.

Ainsi, sur la base de l'expérience acquise lors de la conversation précédente, nous avons découvert l'un des principaux paramètres de la profondeur du compteur. Pour que le compteur compte jusqu'à 16 (y compris zéro - c'est aussi un nombre), nous avions besoin de 4 chiffres. L'ajout de chaque chiffre suivant doublera exactement les capacités du compteur. Ainsi, un compteur à cinq bits peut compter jusqu'à 32 et un compteur à six bits peut compter jusqu'à 64. Pour la technologie informatique, la profondeur de bits optimale est un multiple de quatre. Ce n'est pas une règle d'or, mais cela reste la plupart des compteurs, décodeurs, tampons, etc. sont construits en quatre (jusqu'à 16) ou en huit bits (jusqu'à 256).

Mais comme les circuits numériques ne se limitent pas aux seuls ordinateurs, des compteurs avec des coefficients de comptage très différents sont souvent nécessaires : 3, 10, 12, 6, etc. Par exemple, pour construire des circuits pour compteurs de minutes, nous avons besoin d'un compteur 60, et il est facile de l'obtenir en connectant un compteur 10 et un compteur 6 en série. Nous pouvons également avoir besoin d'une plus grande capacité. Pour ces cas, par exemple, la série CMOS dispose d'un compteur 14 bits prêt à l'emploi (K564IE16), composé de 14 bascules D connectées en série et chaque sortie, à l'exception de la 2e et de la 3e, est connectée à une broche distincte. Appliquez des impulsions à l'entrée, comptez et lisez, si nécessaire, les lectures du compteur en nombres binaires :

K564IE16

Pour faciliter la construction de compteurs de la capacité requise, certains microcircuits peuvent contenir plusieurs compteurs distincts. Jetons un coup d'œil au K155IE2 - Compteur DCB(en russe – « compteur jusqu'à 10, affichant des informations en code binaire ») :

Le microcircuit contient 4 bascules D, et 1 bascule (compteur à un chiffre - diviseur par 2) est assemblée séparément - possède sa propre entrée (14) et sa propre sortie (12). Les 3 bascules restantes sont assemblées de telle manière qu'elles divisent la fréquence d'entrée par 5. Pour elles, l'entrée est la broche 1, les sorties 9, 8,11. Si nous avons besoin d'un compteur jusqu'à 10, nous connectons simplement les broches 1 et 12, appliquons des impulsions de comptage à la broche 14 et des broches 12, 9, 8, 11, nous supprimons le code binaire, qui passera à 10, après quoi le les compteurs seront réinitialisés et le cycle se répétera. Le compteur composite K155IE2 ne fait pas exception. Une composition similaire a par exemple K155IE4 (compteur jusqu'à 2+6) ou K155IE5 (compteur jusqu'à 2+8) :

Presque tous les compteurs ont des entrées pour une remise forcée à « 0 », et certains ont des entrées pour les mettre à la valeur maximale. Et enfin, je dois juste dire que certains compteurs peuvent compter à la fois en aller et en retour ! Ce sont des compteurs dits réversibles, qui peuvent commuter pour compter à la fois en augmentation (+1) et en diminution (-1). Il peut donc, par exemple, Compteur/décompteur BCD K155IE6 :

Lorsque des impulsions sont appliquées à l'entrée +1, le compteur comptera en avant, les impulsions à l'entrée -1 diminueront les lectures du compteur. Si, à mesure que les lectures augmentent, le compteur déborde (impulsion 11), alors avant de revenir à zéro, il émettra un signal de « transfert » à la broche 12, qui peut être appliqué au compteur suivant pour augmenter la capacité. La broche 13 a le même objectif, mais une impulsion apparaîtra lorsque le compte passe par zéro lors d'un comptage dans le sens opposé.

Veuillez noter qu'en plus des entrées de réinitialisation, le microcircuit K155IE6 dispose d'entrées pour y écrire un nombre arbitraire (broches 15, 1, 10, 9). Pour ce faire, il suffit de définir n'importe quel nombre 0 à 10 en notation binaire sur ces entrées et d'appliquer une impulsion d'écriture à l'entrée C.

Cet appareil est conçu pour compter le nombre de tours de l'arbre d'un appareil mécanique. En plus du simple comptage avec indication sur l'écran LED en nombres décimaux, le compteur fournit des informations sur le nombre de tours dans un code binaire à dix bits, qui peut être utilisé lors de la conception d'un appareil automatique. Le compteur se compose d'un capteur de vitesse optique, qui est un optocoupleur composé d'une LED IR allumée en permanence et d'une photodiode, entre lesquelles se trouve un disque en matériau opaque dans lequel un secteur est découpé. Le disque est fixé à l'arbre d'un dispositif mécanique dont il faut compter le nombre de tours. Et une combinaison de deux compteurs : un compteur décimal à trois chiffres avec sortie vers des indicateurs LED à sept segments et un compteur binaire à dix chiffres. Les compteurs fonctionnent de manière synchrone, mais indépendamment les uns des autres. La LED HL1 émet un flux lumineux continu qui pénètre dans la photodiode via une fente dans le disque de mesure. Lorsque le disque tourne, des impulsions sont générées, et comme il n'y a qu'un seul emplacement dans le disque, le nombre de ces impulsions est égal au nombre de tours du disque. Le déclencheur de Schmitt sur D1.1 et D1.2 convertit les impulsions de tension sur R2, provoquées par un changement du photocourant traversant la photodiode, en impulsions de niveau logique adaptées à la perception par les compteurs des séries K176 et K561. Le nombre d'impulsions (nombre de tours de disque) est compté simultanément par deux compteurs : un compteur décimal à trois décades sur les puces D2-D4 et un compteur binaire sur D5. Les informations sur le nombre de tours sont affichées sur un affichage numérique, composé de trois indicateurs LED à sept segments H1-H3, et sous la forme d'un code binaire de dix bits, qui est retiré des sorties du compteur D5. La remise à zéro de tous les compteurs au moment de la mise sous tension s'effectue simultanément, ce qui est facilité par la présence de l'élément D1.3. Si vous avez besoin d'un bouton zéro, il peut être connecté en parallèle avec le condensateur C1. Si vous avez besoin que le signal de réinitialisation provienne d'un périphérique externe ou d'un circuit logique, vous devez remplacer le microcircuit K561LE5 par K561LA7 et déconnecter sa broche 13 de la broche 12 et C1. La remise à zéro peut désormais être effectuée en appliquant un zéro logique provenant d'un nœud logique externe à la broche 13 de D1.3. Le circuit peut utiliser d'autres indicateurs LED à sept segments similaires à l'ALS324. Si les indicateurs ont une cathode commune, vous devez appliquer zéro, et non un, aux broches 6 D2-D4. Les microcircuits K561 peuvent être remplacés par des analogues des séries K176, K1561 ou des analogues importés. LED - n'importe quelle LED IR (depuis la télécommande de l'équipement). Photodiode - l'une de celles utilisées dans les systèmes de télécommande des téléviseurs de type USCT. Le réglage consiste à régler la sensibilité de la photodiode en sélectionnant la valeur de R2.

Radioconstructeur n°2 2003 p.