CMOS-FREQUENZZÄHLER - Gunook - Wie es funktioniert 2024

Inhaltsverzeichnis:

Schritt 1: Entwerfen eines Frequenzzählers mit diskreten CMOS-Logikchips
Schritt 2: Blockdiagramm
Schritt 3: Zeitbasis und Schemata

Video: CMOS-FREQUENZZÄHLER - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Dies ist eine Anleitung mit enthaltenen PDFs und Fotos, wie ich meinen eigenen Frequenzzähler zum Spaß aus diskreter Logik entworfen habe. Ich werde nicht ausführlich darauf eingehen, wie ich die Leiterplatten hergestellt oder verdrahtet habe, aber die Schaltpläne werden in KICAD erstellt, einer kostenlosen Software, mit der Sie Ihre Projekte auf einer professionellen Leiterplatte erstellen können. Sie können diese Informationen gerne kopieren oder als Referenz verwenden. Dies ist eine gute Lernübung, ich fand es eine aufregende Reise und gleichzeitig absolute Kopfschmerzen, aber dieses Projekt nutzt viele Fähigkeiten, die in einem grundlegenden digitalen Designkurs gelernt wurden. Dies könnte wahrscheinlich alles mit einem Mikrocontroller und ein paar externen Teilen erfolgen. Aber was ist der Spaß daran, haha!

Schritt 1: Entwerfen eines Frequenzzählers mit diskreten CMOS-Logikchips

Als Einführung habe ich diese Schaltung entworfen, verdrahtet und getestet. Ich habe die meiste Arbeit in NI Multisim gemacht und die Simulationen verwendet, um die meisten Module zu entwerfen. nach dem testen in multisim habe ich dann die testschaltung in stücken auf einem brotbrett aufgebaut, dies war um sicher zu gehen, dass jedes teil richtig funktioniert, das war ein echtes kopfschmerz und ich brauchte fast eine woche, um die erste vollständige version zum laufen zu bringen. Im nächsten Schritt füge ich die Stückliste (Bill of Materials) und ein Blockschaltbild der Konstruktion hinzu und gehe dann detailliert auf die Zusammenstellung ein. Ich habe dafür keine Schaltpläne verwendet, sondern einfach die Datenblätter der Chipsätze gelesen und Simulationen durchgeführt und jeden Chip auf die richtige Funktion getestet. Dieses Projekt umfasst 4 Hauptkonzepte, die alle in der Endmontage miteinander verbunden sind, die in den Blockdiagrammen skizziert werden. Ich habe diese Blöcke verwendet, um zu beschreiben, wie alles organisiert und gestaltet werden sollte.

Timing-Modul Eine Pierce-Oszillatorschaltung mit einem mit 37.788 kHz schwingenden Xtal (Kristall) wird in einen CD4060B (14-stufiger Ripple-Carry-Binärzähler und Frequenzteiler) eingespeist, dies ergibt ein 2Hz-Signal. Dieses Signal wird dann an ein JK-Flipflop gesendet, das für den Umschaltmodus konfiguriert ist. Dadurch wird es auf eine Rechteckwelle von 1 Hz halbiert. das Signal wird dann an ein weiteres JK-Flipflop gesendet und auf 0,5 Hz heruntergeteilt (1 Sekunde an 1 Sekunde aus). Dies ist die genaue Zeitbasis, um unsere Aktivierungsuhr einzurichten, um eine einsekündige Abtastung der eingehenden Frequenz zu "schneiden". Dies ist im Wesentlichen eine Impulsscheibe, die für eine Dauer von einer Sekunde gezählt werden muss.
Synchroner Dekadenzähler Es gibt zwei Hauptkonzepte, um zu verstehen, wie die Eingangsfrequenz gezählt wird. Das eingehende Signal muss eine Rechteckwelle sein und auch mit dem Logikpegel der Chips kompatibel sein. Ich habe einen Funktionsgenerator auf meinem Labortisch verwendet, aber einer kann mit einem 555-Timer und einem als Frequenzteiler konfigurierten JK- oder D-Flipflop konstruiert werden. das zweite Konzept verwendet das 0,5-Hz-Signal, um es dem gemessenen Impuls zu ermöglichen, ein UND-Gatter für Intervalle von einer Sekunde zu verlassen. und Blockieren, wenn es auf logisch LOW geht. dieser Impuls verlässt das UND-Gatter und tritt mit dem parallelen Takt in die Dekadenzähler ein. die Zähler arbeiten als Synchronzähler und verwenden die im Datenblatt des CD4029 beschriebenen Carry-Out- und In-Funktionen.
Zurücksetzen Die Schaltung muss alle 2 Sekunden zurückgesetzt werden, um die Frequenz abzutasten und keine zusammengesetzte Anzeige auf dem Display zu erhalten. wir möchten, dass die Zähler auf Null zurückgesetzt werden, bevor das nächste Slice eintrifft, oder es wird zum vorherigen Wert hinzugefügt. was nicht so interessant ist! Wir tun dies, indem wir ein D-Flip-Flop verwenden, das zur Rückkopplung verdrahtet ist, und wir takten das 0,5-Hz-Signal in den Takt, der an die Pre-Set-Enable-Pins der Dekadenzähler ausgegeben wird. dies setzt alle Zähler zwei Sekunden lang auf Null und geht dann für 2 Sekunden hoch. einfach, aber effektiv nicht dies könnte auch mit einem JK-Flip-Flop getan werden, aber ich zeige gerne zwei Möglichkeiten, dasselbe zu tun. Dies ist alles zum Spaß und zum Selbstlernen, also zögern Sie nicht, abzuweichen!
LED-SEGMENTE Das Beste wird zum Schluss aufgespart! die Classic 7-Segment-Anzeigen und die Treiber-Chips Ich empfehle dringend, dies um das Datenblatt der 7-Segment-Anzeige und des Treiber-Chips herum zu gestalten. Sie müssen genau auf den Unterschied zwischen gemeinsamer Kathode oder Anode achten. Der Chip, den ich verwendet habe, muss hoch oder niedrig sein, abhängig von den LEDs, die Sie verwenden, und als gute Praxis werden 220-Ohm-Widerstände verwendet, um den Strom zu begrenzen smart die Antworten liegen alle im Datenblatt. Lesen Sie im Zweifelsfall so viel wie möglich.

Schritt 2: Blockdiagramm

Dieser nächste Teil ist nur eine visuelle Darstellung des Blockdiagramms. Es ist eine gute Idee, dies zu betrachten, wenn Sie etwas entwerfen, um das Problem in Stücke zu schneiden.