Функция дешифратора конца счёта имеет вид:
(34.)
Реализуем эту функцию на 9-ти входовом элементе КМОП – серии 9И-НЕ. Функциональная схема конца дешифратора счета примет вид:
Рисунок 10. Схема дешифратора конца счёта
4.4. Разработка схемы установки счетчика в исходное (нулевое) состояние
Необходимо решить четыре задачи:
– формирование логического сигнала от дешифратора на число N;
– формирование кратковременного логического сигнала при включении прибора в сеть;
– формирование логического сигнала при нажатии кнопки “Сброс”;
– логическое объединение в один сигнал для управления счетчиком.
Счётчик обнуляется положительным перепадом напряжения, что бы наиболее просто обеспечить реализацию всех поставленных задач, выполним схему на элементе 3И-НЕ как показано на рисунке 11.
Рисунок 11. Схема сброса счётчика в исходное состояние
Время заряда конденсатора С6 до напряжения Uпит является временем автоматического сброса счетчика.
– определяет время в течении которого будет заряжаться конденсатор С6.
R26 для элементов КМОП-серий выбирают до (100) кОм. Время “обнуления” τ не следует выбирать большим, так как это приведет к необходимости выбора конденсатора большой емкости. Время не должно превышать значения 0,001 с. Выберем τ = 1×10-4 (сек), и сопротивление резистора R26 = 510 (Ом).
Определим ёмкость конденсатора С6 по формуле 35:
.
Активным уровнем, определяющим процесс “обнуления” счётчика является высокий. Для ручного управления сбросом используем кнопку S2 подключённую к клемме “^“ источника питания. Сопротивление R27 для КМОП-серий выберем равным 4,7 кОм. Повышенные значения сопротивлений для КМОП-серий не рекомендуются из-за условия ухудшения коммутации кнопкой S2 малых токов.
Активным уровнем дешифратора конца счёта является низкий. С учетом принятых схемных решений таблица истинности объединяющего логического узла (ЛУ) имеет вид таблицы 8.
Таблица 8. Выход ЛУ
|
Х1 |
Х2 |
Х3 |
Y |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
4.5. Определение мощности и тока, потребляемых счетчиком.
Мощность потребляемая схемой двоично – десятичного счётчика (PСЧ) будет определяться суммой потребляемых мощностей схемы счёта (P1), дешифратора (P2)и схемой обнуления (P3).
(35.)
,
,
(36.)
Мощность резисторов R26 R27рассчитаем по формуле (38):
(37.) ,
,
Произведём подбор мощностей резисторов R26 и R27 по ГОСТ с учётом,
,
.
Мощность R26=0,5 Вт, R27=0,125 Вт.
Элемент DD3.3 (3И – НЕ) входит в состав микросхемы К561ЛА9 применённой в схеме ФЛУ и мощность этого элемента уже учтена. Из этого следует, что мощность потребляемая схемой обнуления будет определяться только мощностью потребляемой резисторами R26 и R27:
,
.
5. Проектирование схемы индикации в десятичной форме.
5.1. Выбор типа дешифраторов и семисегментных индикаторов.
В качестве индикаторных устройств наибольшее применение находят полупроводниковые и жидкокристаллические семисегментные индикаторы (рисунок12).
При пропускании прямого тока через светодиод полоска (сегмент) начинает излучать свет красного, зеленого или желто-зеленого цвета. Определенное сочетание светящихся сегментов индицирует цифру или букву и при применении специальных дешифраторов создается возможность вывода цифровой и буквенной информации, отражающей состояние управляющих и вычислительных устройств.
Рисунок 12. УГО семисегментного индикатора АЛС321А
Наиболее удобочитаемым, является индикатор АЛС321А с общим катодом. Высота знака у этого индикатора 7,5 мм, цвет свечения жёлто–зелёный.Ток потребления каждого сегмента равен 0,02 (А), напряжение питания одного сегмента 3,6 (В)
Специальные дешифраторы предназначены для преобразования двоичного кода в семисегментный код и управления полупроводниковыми семисегментными и жидкокристаллическими индикаторами. Рассмотрим дешифратор К176ИД2 (рисунок 13)
Рисунок 13. УГО дешифратора К176ИД2
Входы D0 – D3 информационные входы, a-g – выходы на семисегментный индикатор. При подаче на вход S высокого уровня – разрешение преобразования двоичного кода в семисегментный код, при подаче низкого уровня – “защёлка”. Высокий уровень на входе М определяет подключение семисегментного индикатора с общим анодом, низкий уровень – с общим катодом. При наличии “единицы” на входе К все сегменты индикатора гаснут, низкий уровень разрешает индикацию. Таблица истинности дешифратора представлена в таблице 9.
Таблица 9. Таблица истинности дешифратора К176ИД2
|
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
L |
PI |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
Символ на индикаторе |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
2 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
4 |
|
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
5 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
8 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
9 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
L |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
H |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
P |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
R |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
- |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Отсутствие символа |
